热力系统作为燃煤电站的核心对电站热经济性起着决定性的作用,合理设计热力系统的连接结构、优化配置热力系统的热力参数是有效降低燃煤电站能耗的关键。论文以大型常规燃煤电站和互补耦合型燃煤电站为对象,应用系统工程的理论和方法,展开对热力系统结构集成和热力设备接口参数优化的研究工作。针对当前热力系统寻优方法的不足,提出了一种改进动态自适应权重粒子群算法。在常规自适应粒子群算法的基础上,对粒子进化速度和种群聚集度的描述进行了改进,确定了新的惯性权重控制策略。经测试函数和应用实例验证,改进算法的收敛速度和求解精度均有大幅提升。该算法简捷、易实现且适应性强,能够适用于复杂的电站热力系统参数优化问题。针对二次再热机组,分析了给水焓升分配、给水温度、再热压力、回热级数、主蒸汽参数等方面的优化潜力和外置式蒸汽冷却器的最佳布置方式。实例计算表明,主蒸汽参数对机组热经济性的影响幅度远大于其它系统接口参数;增加回热级数时,选择低压加热器的节能效果更佳;最佳给水温度主要随初压的升高而升高,主蒸汽温度和再热蒸汽温度对最佳给水温度的作用趋势相反;外置式蒸汽冷却器使给水温度提高,减少了锅炉的不可逆损失,是机组单耗降低的主要原因。采用单级时,布置于第一次再热后第一级的效果最佳;采用双级时,分别布置于两次再热后的第一级的串联方式效果最佳。针对燃煤-捕碳机组,设计了一种中压缸排汽匹配碳捕集系统需求,同时回收塔顶冷凝器余热取代末级低压加热器的热力系统集成方式,经参数优化后,机组效率提高显著。针对二次再热燃煤-捕碳机组,设计了一种带捕碳汽轮机的热力系统集成方式。这种系统可以有效避免二次再热机组大过热度引起的回热系统火用损失过大的问题,以及中低压连通管与碳捕集系统参数不匹配的问题。针对光煤互补机组,对太阳能取代回热加热器的集成方式进行了参数优化,计算表明,被取代抽汽的流量越大、能级越高、机组效率提升越多。提出了多种太阳能-燃煤-捕碳一体化二次再热机组热力系统集成方案,通过对比分析,采用捕碳汽轮机排汽为捕碳系统供热,同时太阳能加热给水的方案比仅用太阳能为捕碳系统供热的方案更为合理。