本发明属于电力系统自动化技术领域，尤其涉及一种火电机组非常规调峰经济性提升方法。本发明方法首先记录机组在不同情况下的运行状况以及出力大小，确定机组的调峰深度。然后采用二次多项式建立机组供电煤耗模型，根据机组除尘、脱硫、脱硝改造后实际运行数据，通过有效数据筛选，获得不同机组负荷下的除尘模型、脱硫脱硝模型。最后确立机组功率约束条件并拟合机组投油稳燃调峰时超标排放政府罚款以及投油稳燃成本，计算出机组环境保护成本。本发明突破以往的忽略环境因素的火电机组负荷分配方法，充分考虑到环境保护因素对电厂经济效益的影响，对于不同机组建立最优负荷分配模型，使电厂深度调峰效益得到最大化。