主要从事清洁高效燃煤发电基础理论、关键技术及工程应用研究。构建了涵盖燃煤发电机组与外部环境的广义能量系统，在全流程和全工况维度上揭示出机组能耗的时空分布规律，提出了设备性能提升与流程拓扑优化相结合的机组能耗协同调控方法，发展了燃煤发电系统节能理论，攻克了安全高效空冷、全工况低能耗脱硝、高效热电联产等关键技术，实现了规模化工程应用，产生了显著的节能减排效益。

杨勇平在煤基和天然气基能量系统的热力学分析、评价与系统集成、以太阳能辅助燃煤热发电为代表的“多输入”能量系统、以热电联产与分布式能量系统为代表的“多输出”能源动力系统、以能量转换与温室气体控制一体化为代表的“多功能”能量系统等作为主要研究方向。 截至2023年11月，杨勇平的研究成果获国家科技进步二等奖2项，省部级科技奖励一等奖5项。