本发明公开了一种大型燃煤锅炉热效率的异常监测方法，具体涉及工业过程异常监测领域。该方法以排烟温度、烟气含氧量等与锅炉热效率密切相关且可以实时测量的变量作为关键性能指标，通过建立过程变量与关键性能指标之间的关联模型，实现对锅炉热效率的异常监测。首先，基于过程变量和关键性能指标之间存在的非平稳共同趋势，建立了输出相关的共同趋势模型，将这些非平稳变量表示为非平稳成分与平稳成分之和的形式。然后，将该模型的参数估计问题描述为一个优化问题，利用交替方向乘子法进行求解。最后，基于该模型设计三个不同的监测统计量，分别用于监测与锅炉热效率有关或无关的异常情况。