本发明提供基于分层多项式模型的飞灰含碳量软测量方法及监测系统，软测量方法包括：步骤1.获取与锅炉总体和每层燃烧器有关的多个工况测点历史实测参数值；分别计算每个相对工况测点对基准工况测点的变动时间；步骤2.将历史数据中各时刻的基准工况测点参数值与扣除相应变动时间后相应时刻的各个相对工况测点关联，得到各组工况测点参数；步骤3.以样本含氧量值作为分割点，把分组关联后的历史数据进一步划分为高含氧量样本和低含氧量样本；步骤4.采用适于复杂电厂的分层多项式模型作为预测模型，得到分别对应于低含氧量和高含氧量样本的两个反映飞灰含碳量与特征工况测点参数具体映射关系的飞灰含碳量计算公式；步骤5.飞灰含碳量计算。