在我国煤炭资源丰富的“三北”地区,由于中国水资源分布不均,在这些地区的水资源比较匮乏,而传统湿冷机组耗水量较大,在这些地区受到水资源稀缺的制约,无法正常建造常规湿冷机组。而直接空冷技术的发展为这些地区建造电厂提供了可能。但是直接空冷机组也存在一些弊端。由于采用空气代替湿冷机组循环冷却水作为冷端系统的冷源,使得排汽在凝汽器内得以凝结,因此需要轴流风机提供大量的空气满足凝汽器的散热负荷,引入了风机的运行成本。另外直接空冷机组运行过程中受到工况和环境的多重影响,使得在运行过程中背压较高且变化范围较大,换热面易污染等实际问题,严重影响机组的安全经济运行。本文首先模块化建模的方式建立了直接空冷机组空冷岛分布式模型,利用实际运行数据进行了模型的校核。然后基于空冷岛分布式模型开展了空冷岛变工况特性研究,揭示了主要因素对空冷凝汽器压力的影响规律,并且通过计算分析了积灰对翅片管管外空气流动特性和换热特性的影响,揭示了积灰对凝汽器压力的影响特性。另外,针对直接空冷凝汽器积灰问题,利用某电厂积灰清洗前后的实际运行数据,建立了凝汽器压力常模式模型,基于该模型开展了积灰程度系数的监测,从而实现了空冷凝汽器积灰程度的定量监测,并提出了用于确定积灰清洗周期的方法,实现了对空冷凝汽器积灰清洗指导,保障机组的安全经济性运行。最后,本文开展了直接空冷机组经济背压和风机运行优化研究,提出了机组经济背压的确定方法,该方法需要计算基准工况下的机组微增出力特性和风机耗功微增特性,基于此可以得到不同基准工况下的经济背压值,从而确定机组变负荷运行的经济背压曲线。然后通过分析风机群耗功特性,确定了风机群经济运行方式,结合经济背压曲线可以确定相应的风机最优运行方式。通过对背压优化后的经济效益计算表明:机组在经济背压下运行产生经济效益非常显著,反映了直接空冷机组冷端系统具有较大的节能潜力。