超超临界二次再热发电技术是高效清洁煤电技术的重要代表,能够显著提高煤电的能源利用效率。基于目前材料条件,超超临界二次再热发电技术将是我国当前燃煤火力发电技术获得更高效率的必然选择之一。由于增加了发电系统的复杂程度,超超临界二次再热机组在设计上更加复杂,能量利用和转化规律上也与传统机组存在一定的差别。当前,在超临界二次再热机组设计、运行,尤其是超超临界二次再热过程中能量利用及转化规律方面还缺乏深入细致的研究,因此,必须考虑从多角度、多层次对超超临界二次再热机组开展深入研究,为超超临界二次再热机组的运行和优化提供理论基础。结合二次再热机组系统特点,本文基于热平衡分析以及（火用）分析方法,建立了超超临界二次再热过程的热平衡分析与（火用）分析模型以及计算方法,同时以一台1000MW超超临界二次再热机组为研究对象,对该机组锅炉系统和汽轮机系统进行了模型构建和模拟计算;通过将模拟结果与机组设计值对比,验证了所构建的（火用）分析模型的可靠性。结果表明,1000MW超超临界二次再热锅炉实际运行过程中能保证较高的锅炉效率,其热损失主要来源于排烟热损失,其次是机械不完全燃烧的热损失;二次再热机组中各汽缸的热效率均达到90%以上,其中超高压缸、低压缸的热效率较低,中压缸最高。与1000MW超超临界一次再热机组锅炉系统相比,相同条件下二次再热锅炉效率更高,主要是因为锅炉再热次数增加,排烟热损失、机械不完全燃烧损失和灰渣物理热损失降低;同时,二次再热锅炉炉膛在燃烧组织和方式上采取了更加合理措施,保证了燃料更加充分的燃烧和利用。基于构建的（火用）分析模型与方法,对1000MW超超临界二次再热机组的汽轮机系统进行了性能分析。结果表明,汽轮机各汽缸中低压缸的（火用）损率最大,而高压缸（火用）损率最小;回热加热系统的（火用）损主要存在于#1、#3高压加热器以及#6、#7低压加热器;凝汽器（火用）损失随着负荷的降低呈现明显的下降趋势。与同类型1000MW超超临界一次再热汽轮机系统相比,二次再热汽轮机由于增加了一个超高压缸,同时主蒸汽的质量流量降低,再热蒸汽流量增加,导致二次再热机组汽轮机（火用）损较大;与不同类型的1000MW超超临界二次再热汽轮机系统对比分析发现,两种汽轮机系统各汽缸做功量与（火用）效率具有相同变化趋势,本文研究机组的低压回热加热系统以及对比机组的高压回热加热系统设计对提高系统性能都具有明显的优势。基于上述两种不同的1000MW超超临界二次再热系统特点,提出了增设外置式蒸汽冷却器的优化布置方式,以减小蒸汽过热度和回热加热器端差,从而减小做功的不可逆损失,提高汽轮机系统（火用）效率。进一步采用（火用）分析模型和方法对1000MW超超临界二次再热机组锅炉系统进行了性能分析。结果表明,随锅炉负荷降低,锅炉总体（火用）损失和（火用）效率都减小,该二次再热锅炉能量损失主要来源于炉内燃料燃烧不可逆过程产生的（火用）损失以及高温烟气与各受热面在换热过程中由换热温差造成的（火用）损失,两者之和占锅炉总（火用）损失的97%以上。与同类型1000MW超超临界一次再热锅炉系统相比,二次再热锅炉系统（火用）损失较低,（火用）效率较高,二次再热锅炉虽然增加了一级炉内换热系统会导致系统复杂程度及成本提高,但该部分换热过程的做功量远大于损失量,使燃料燃烧产生的能量得到了更加充分的利用,从而提高了整个锅炉系统（火用）效率;通过与不同类型1000MW超超临界二次再热锅炉系统对比发现,对比研究的锅炉系统由于采用了烟气再循环的燃烧方式及相应的受热面布置方式,能够对锅炉燃料及烟气能量进行更有效地利用,锅炉系统整体（火用）损失更低,（火用）效率更高;但同时烟气再循环方式也会使锅炉系统以及运行更加复杂,成本增大,因此应用在超超临界二次再热系统时需要综合评估和考虑。综上,本文从热平衡分析和（火用）分析两个层面对1000MW超超临界二次再热机组的性能进行了系统研究,获得了不同条件下1000MW超超临界二次再热机组中各系统的关键热损失与（火用）损失变化规律;同时,通过与1000MW超超临界一次再热机组性能的对比分析,以及通过对不同类型1000MW超超临界二次再热机组之间的性能对比分析,揭示了超超临界二次再热机组中能量转化及利用的特有规律,研究结果能为提高超超临界二次再热发电系统的能源利用潜力,以及指导超超临界二次再热机组的优化设计和运行提供重要的科学依据。