本发明公开了一种基于大数据挖掘的在线运行优化系统，包括大数据预处理系统、趋势节能指引系统、参数趋势分析系统、耗差统计分析与节能诊断系统、运行目标值确定系统和运行优化规划、实施方案及调整策略库。采用大数据分析与数据挖掘方法处理机组实时在线监测数据和大量历史数据，并利用机组的设计参数和现场试验数据制定适用于复杂多变外部条件的先进节能诊断与优化理论方法，可系统研究并自动开展混杂数据预处理，实现复杂热力系统建模、能耗决策规则与知识提取，实际可达优化目标值确定，建立能耗离线分析与在线诊断应用架构，形成优化目标规划、实施及开展方面的策略。结合机组的实际运行状况，对机组在线运行优化平台有秩序地构建及完善。