超超临界机组在我国大力发展,该机组具有循环热效率高、污染物排放量低,快速升降负荷等特点,在节能减排、环境保护和稳定电网频率等方面,发挥着重要作用。能精确反映机组运行动态特性的模型是进行全局优化协调控制的关键,但因超超临界机组具备非线性、参数时变性、强耦合性等因素,传统控制方法难以实施整体优化控制。需要对该机组的运行过程进行深入的研究,建立精确的模型,应用在协调控制中以提高机组运行安全性与经济性。本文具体研究内容如下:(1)分析基本遗传、人工免疫和免疫遗传算法的缺陷,将自适应范围变异、最优抗体高频变异和多点交叉等机制融入免疫遗传算法中,得到改进的免疫遗传算法,并分别对测试函数寻优求解,结果表明该算法具有良好的全局和局部寻优能力。(2)建立超超临界机组负荷仿真模型。通过质量、能量守恒和热力学定律,对制粉、锅炉和汽机系统进行详细分析,推导出机理模型结构。通过机组运行数据、非线性回归分析和改进的免疫遗传算法,辨识出多组动、静态参数,得到机理仿真模型。经开、闭环试验验证,结果表明:所建模型具有正确的机理模型结构和良好的动态精度,可用于机组仿真研究。(3)建立超超临界机组负荷控制模型。由于上述仿真模型结构复杂,不利于控制,故本文经进一步的简化假设,建立负荷控制模型。通过质量、能量守恒和热力学定律,推导出简化的机组模型结构,辨识出动,静态参数和未知函数,经两组大范围升降负荷动态数据验证,所建模型具有很高的动态精度,且结构简单,适用于负荷控制系统设计。(4)提出一种基于机理模型和免疫优化的非线性预测控制方法,该方法将所建机理模型作为控制算法的预测模型,在采样周期内,利用二进制编码的免疫优化算法在线滚动优化求解得到最优控制序列,给出当前最优的控制量并作用对象。通过对超超临界机组负荷控制模型的试验仿真,表明该非线性预测控制方法可使机组负荷有效跟踪负荷设定值,同时保证锅炉主蒸汽压力和汽水分离器焓值在安全范围内波动,为1000MW超超临界燃煤机组协调系统设计提供一条新途径。