中国北部地区的煤炭资源丰富而水资源匮乏,建立在该地区的燃煤发电机组大多在其冷端系统中采用空冷技术以减少水资源的消耗。空冷技术主要分为直接空冷技术和间接空冷技术两种。相比于直接空冷技术,间接空冷技术能够使机组的冷端系统维持较低的运行背压及运行费用,因而逐渐成为北部缺水地区燃煤电站冷端系统的首选。采用间接空冷技术的发电机组称为间接空冷机组,其性能易受环境条件的影响。在环境风的条件下,机组冷端系统的自然通风干式冷却塔四周和塔内的空气流场均匀性被破坏,冷却塔的散热能力下降,导致汽轮机背压升高,机组运行煤耗增加。此外,环境温度的变化亦会对机组运行性能造成显著影响。另一方面,随着中国能源结构加速调整,风能和太阳能发展迅速,风力发电和太阳能发电的装机容量占比连年增加。为了消纳新能源发电,传统的燃煤发电机组需进一步参与调峰运行,对于分布在北部缺水地区的众多间接空冷机组来说,变负荷运行成为新常态。考虑到冷端系统在燃煤发电机组中的重要性,本文以间接空冷机组冷端系统为研究对象,针对上述间接空冷机组易受环境条件影响的特点以及变负荷运行常态化的现实背景,研究间接空冷机组冷端系统在不同工况下的运行特性并在此基础上对冷端系统进行运行优化。本文以北部地区某660MW超临界间接空冷机组为例,对该机组冷端系统的自然通风干式冷却塔建立三维数值计算模型,对机组的热力循环系统建立理论计算模型,并进一步通过迭代算法将数值计算模型和理论计算模型耦合,组成间接空冷机组冷端系统的稳态数学模型。另一方面,应用集总参数的思想,在凝汽器和自然通风干式冷却塔工作原理的基础上,根据质量守恒和能量守恒原理建立间接空冷机组冷端系统的动态数学模型。针对间接空冷机组易受环境条件影响的特点,本文利用间接空冷机组冷端系统稳态数学模型得到了不同环境风速和环境温度下冷端系统的运行参数。根据自然通风干式冷却塔周围和塔内空气流场和温度场以及背压分析不同环境条件下冷端系统的运行特性,并通过计算机组标准煤耗率分析机组的运行经济性。此外,对计算数据的敏感性分析表明,虽然环境风能显著影响空气流场和温度场,但是其对机组运行经济性的影响程度小于环境温度。为了削弱环境风对间接空冷机组冷端系统造成的负面影响,本文提出一种冷端系统优化运行措施:即根据环境风条件下自然通风干式冷却塔底部的空冷散热器各扇区冷却空气流量不同的特点,重新分配各扇区的循环冷却水流量以降低汽轮机背压和机组标准煤耗率。通过以进化策略算法为基础的优化计算方法,得到了使机组标准煤耗率最小的最佳循环冷却水分配方式。计算结果表明,重新分配各扇区的循环冷却水流量可得到良好的经济效益,最多可使机组标准煤耗率降低2.50g/kW·h。针对间接空冷机组变负荷运行常态化的现实背景,本文利用间接空冷机组冷端系统稳态数学模型研究了不同负荷条件下冷端系统的运行特性。进一步地,以减少机组标准煤耗、提高机组运行经济性为目标,提出了调整循环冷却水流量的优化运行方式,通过试凑法计算得到了不同机组负荷对应的最佳循环冷却水流量。针对间接空冷机组变负荷运行常态化的现实背景,本文利用间接空冷机组冷端系统动态数学模型研究了环境条件和机组负荷发生变化时冷端系统的动态响应特性。进一步地,针对机组降负荷过程提出了四种循环冷却水流量调整方案,以响应时间和响应过程中机组标准煤耗为评价指标讨论了循环冷却水流量调整方案的优劣。