本发明公开了一种燃煤电站NOx排放浓度的优化控制方法，优化控制方法包括：S1：对燃煤电站的喷氨阀门做预定开度的扰动试验，根据试验数据构建喷氨阀门的控制指令对烟气出口的NOx排放浓度的数学模型；S2：对数学模型进行逆运算得到所述数学模型的逆模型；S3：根据逆模型和预设滤波器生成预测控制器；S4：实时监测烟气出口的NOx排放浓度，根据NOx排放浓度和预测控制器按照预设控制公式对控制指令进行调节，使得数学模型最接近控制指令。本发明能够防止喷氨量过大引起氨逃逸，提高稳定性。