در این پژوهش، یک نیروگاه سیکل ترکیبی با ظرفیت اسمی 500 مگاوات شامل دو واحد گازی و یک واحد بخار مورد توجه بوده که به کمک نرم‌افزار متلب مدل‌سازی ترمودینامیکی شده و نتایج حاصل از مدلسازی با اطلاعات طراحی سیستم کنترل شده است. در ادامه، با لحاظ کردن متغیرهای تصمیم گیری، توابع هدف بهینه شده است. در این بهینه­سازیِ چند­هدفه که توسط الگوریتم ژنتیکِ مرتب­سازی غیر مغلوب انجام شده است، سه تابع هدف راندمان اگزرژی، انتشار گاز دی‌اکسیدکربن و هزینه برق تولیدی متشکل از هزینه سوخت تزریق شده به محفظه احتراق، هزینه تخریب اگزرژی، هزینه سرمایه‌گذاری و هزینه آلایندگی‌های زیست محیطی بررسی شده است. نتایج نشان ‌‌می‌دهد که راندمان نیروگاه سیکل ترکیبی به پارامترهای طراحی از قبیل دمای ورودی به توربین گاز، نسبت تراکم کمپرسور و دمای نقطه پینچ وابسته بوده و هرگونه تغییر در این پارامترها منجر به تغییر قابل ملاحظه در توابع هدف می‌‌شود به گونه‌ای که راندمان این نیروگاه پس از بهینه‌سازی به مقدار 12/8 درصد افزایش و نرخ حرارت متناظر با آن از مقدار  kj/kwh 7233 به مقدار kj/kwh 7023 کاهش خواهد یافت. همچنین تخریب اگزرژی کل سیستم 23/7 درصد کاهش را نشان می‌دهد.