新能源的入网比例逐渐增大使得传统火电机组面临机遇和挑战。超临界机组在网源协调面临矛盾的背景下需要提高其运行效率和经济性。本文针对超临界机组设计了有别于传统控制方法的智能预测控制方法,既延长了机组的寿命,又提高了机组参与调频的能力,并建立了综合评价指标体系对其进行定量评价。首先,建立用于研究炉-机-网协调的超临界机组模型。基于超临界直流锅炉的燃烧、给水、减温水系统,建立了直流锅炉模型;基于一、二次调频控制机理,建立了凝汽式汽轮机模型。其次,基于机炉控制系统设计机炉协调超前控制策略。在定性对比不同的超前控制回路机理的基础上,本文定量分析锅炉、机组能量状态,提出了机炉协调智能超前控制策略,针对不同的状态在燃烧率指令处给出不同的修正量,从而有效抑制了超临界机组主蒸汽压力的波动,提高了机组的负荷跟随特性。接着,基于模型预测控制,本文通过给区域控制偏差中添加额外修正量来在线预测、调整区域频率参考值,从而提高了超临界机组的调频效果。最后,定量研究本文提出的控制方法在机炉侧和网侧对于炉-机-网协调的贡献。在机炉侧,定量研究了新的控制方法对超临界机组主要设备寿命和应力的影响;在网侧,定量研究了新的控制方法对CPS和SCPS指标的改善。并基于向量夹角余弦法建立了炉-机-网协调综合评价指标体系,计算了各个参数在评价体系中的权重,得到了全面在线评价新的控制方法对超临界机组的整体贡献。仿真结果表明,新的控制方法可以有效提升超临界机组的设备应力和调频能力,对于机组的性能有了全面的提升。