本发明公开了一种基于参数分离的Wiener非线性系统辨识方法，包括以下步骤：A、将待识别的火电厂控制系统转化为Wiener非线性系统，将待识别的火电厂控制系统的输入量进行合并；B、对Wiener非线性系统进行分析，包括系统线性动态部分结构、系统非线性静态部分结构、动态干扰类型、测量噪声；确定na、nb和nc，设定初始值，重复收集输入数据u(k)和y(k)，直至k≥na+n，k≥nb+n；C、将Wiener非线性系统时不变参数和时变参数分离；D、对Wiener非线性系统进行辨识；E、当辨识得到的模型不满足要求时，返回步骤A，重新调整模型结构和初始值，重新辨识，直到得到满足要求的系统模型。本发明能够改进现有技术的不足，提高了对于Wiener非线性系统辨识的精度和收敛速度。