W pracy przedstawiono identyfikację charakterystyk energetycznych kotłów dla potrzeb diagnostyki i optymalizacji eksploatacji. Dla skorygowania nieuniknionych błędów pomiaru i uzyskania wymaganej dokładności predykcji zastosowano rachunek wyrównawczy. Estymację parametrów i dobór optymalnej struktury dokonano metodą regresji krokowej. W procedurze estymacyjnej wykorzystano pomiary eksploatacyjne i specjalne oraz wyniki obliczeń symulacyjnych z wykorzystaniem modeli matematycznych. Przedstawiono wyniki identyfikacji charakterystyk energetycznych kotła pyłowego elektrowni kondensacyjnej, kotła rusztowego ciepłowni i kotła wielopaliwowego w hutnictwie miedzi. Omówiono przydatność opracowanych modeli w systemach diagnostyki eksploatacji i w optymalizacji bieżącej w systemach sterowania.