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随着《巴黎气候变化协定》的即将生效,当前节能减排的大环境对能源行业发展格局形成了很大冲击,作为温室气体排放大户的燃煤电厂,急需进一步提高锅炉运行效率以缓解减排压力。而近几年,机组本体设备与辅助系统工艺改进方面的节能潜力已几乎耗尽,目前最有前景的研究方向就是利用先进控制技术实现锅炉的优化运行,而锅炉优化控制的技术瓶颈则在于炉内参数的在线测量与先进控制算法对复杂工况的适应性。本文针对这两项技术需求,开展了以下研究工作:1)通过火焰发射光谱的基础理论与测量机理研[,利用Na、K、Li等碱金属元素含量与比例对煤种的标识意义,提出了基于煤粉火焰光谱中碱金属原子发射光谱强度关系特征的煤种辨识方法,从机理上对测量与环境因素进行消去与补偿,获得稳定的特征量,实验结果表明特征量可复现、可区分、工况适应性满足煤种辨识要求。2)根据煤种辨识的机理特征向量,结合一系列辅助特征参数,采用SVM算法实现煤种辨识方法的算法设计、系统开发与应用测试,验证了基于炉内火焰发射光谱特征的煤种辨识方法的准确性。3)开展基于最小二乘支持向量机算法(LSSVM)的锅炉效率软测量研[,以及基于T-S模糊建模与遗传寻优的锅炉效率优化控制算法,提出并实现以下技术路线:利用DCS与煤种辨识系统实时获取足够量的锅炉燃烧参数与煤种参数,选取平稳工况以正平衡法计算离散的锅炉效率,用于锅炉效率软测量建模,并以此模型实现锅炉效率的连续测量与优化控制。4)提出了新型结构的带参考模型与扰动模型的广义预测控制(RDM-GPC)算法与带导前扰动模型的预测函数控制(LDM-PFC)算法,经对比仿真测试,在模型适应性、响应速度与控制精度方面都有明显优势,控制方案可用于煤粉锅炉的主蒸汽温度与压力等重要性能参数的优化控制。5)开发了用于优化控制算法集成应用的热工优化控制平台(TOP)系统,提出了递进式安全控制机制,以及上位高级运算与下位实时控制的灵活配置方式,为优化控制系统高效灵活应用创造了良好条件。