近年来,我国非化石能源发电装机容量持续快速增长,火电装机比重开始下降,但火力发电在我国发电领域占据主导地位的现状短期内不会改变。我国火电机组的能耗水平不断下降,但与国外发达国家相比,尚有一定节能优化的空间。对燃煤发电机组的能耗分布情况进行定量地分析,有助于挖掘火电机组节能潜力的大小及其空间分布,从而为机组结构优化改造、实现节能减耗提供理论依据。本文以600MW的常规超临界机组为参考,利用建模仿真技术研究600MW超临界燃煤发电机组系统的能耗情况,并对机组汽轮机系统进行了结构优化改造。本文内容是从汽轮机系统能耗分析以及结构优化改造两个方面展开研究。首先,使用Matlab/simulink建模工具丰富和完善600MW汽轮机系统模型,以此为平台对600MW汽轮机系统进行了能耗分析。主要研究了抽汽压损、加热器散热损失,疏水冷却器等因素对系统能耗的影响,并进行了定量分析计算,结果表明,高压加热器的抽汽压损和散热损失对系统的经济性影响较大,加装疏水冷却器的经济性影响较小。通过对系统能耗分析的深入研究,提出对机组系统结构进行优化的方向,研究了混合式加热器以及低温省煤器两种结构优化方式,对三种混合式加热器改造方案和四种低温省煤器连接方案在THA工况下的节能效益进行了分析,对比出了较优的混合式加热器改造方案和低温省煤器连接方案。对两种优选方案在不同工况下的节能变化进行了计算分析,结果表明两种方案在低负荷下均保持较好的节能收益,并考虑分流系数对低温省煤器优选方案在各工况下的节能影响,计算得到了各工况下的最佳分流系数,为汽轮机系统的实际改造提供了理论指导。