新能源电力大规模并网使电网调峰调频缺口问题日益严重。火电机组弹性运行是解决这一问题的有效措施。火电机组的传统运行重点关注安全、高效和环保等指标,而弹性运行的目的是实现机组快速、深度变负荷。在现有控制水平下,火电机组继续提高变负荷速率,将导致燃料量、主蒸汽压力等主要参数大幅波动,影响自身安全、稳定运行。造成这一现象的本质原因是锅炉储能容量有限,而燃料能量响应过慢,来不及补充锅炉储能。因此,实现火电机组快速变负荷的关键是通过优化控制系统设计充分利用各个环节的储能。通过对火电机组锅炉汽水系统、凝结水系统储能和供热机组热网循环水系统中的热网储能,进行容量定量计算和频率响应特性分析,发现热网储能容量远大于其他机组储能,改变供热调节蝶阀能快速改变机组负荷。且实验表明短时间利用热网储能不会对采暖用户造成可察觉影响。但是,供热机组“以热定电”的运行方式导致大量热网储能未被利用。综合利用储能的基础是建立供热机组控制模型。通过质量和能量守恒分析,建立包含供热调节手段的机组简化动态模型。然后,以工程中常采用的前馈和反馈控制为基础,设计供热机组协调控制方案。由储能分析可知,对象多种输入能量具有互补的尺度特性。如果将控制任务分解,就能实现“分而治之,优势互补”。基于这一多尺度思想,提出一种信号分解方法,将负荷指令或调节器输出分解为尺度互补的信号。匹配分解信号的尺度和输入能量的尺度,形成多尺度前馈和多尺度反馈协调控制方案。研究工作得到以下结论和成果：(1)通过机理分析,总结出一套供热机组储能容量定量计算方法。该方法无需实验,仅需机组设计数据和汽水热力性质数据。分析发现：在空间尺度上,锅炉储能、热网储能、燃料能量三者容量依次增大;在时间尺度上,三者对机前压力和机组负荷响应时间依次增长。(2)提出一种信号速率限制非线性多尺度分解方法。该方法可以将输入信号按变化的幅度大小和速率快慢进行多尺度分解。(3)建立了供热机组简化动态非线性模型。模型输入包含两类供热调节蝶阀开度,符合工程实际。历史数据验证了模型的准确性。(4)在储能多尺度分析和信号多尺度分解的基础上,匹配不同尺度的控制任务与控制手段,提出多尺度前馈和多尺度反馈协调控制方案。仿真实验表明,采用多尺度协调控制方案能够提高供热机组负荷响应速率。根据以上理论成果设计工程方案,并在LPS热电厂进行现场实验。实验表明：采用该方案后,机组实际最大变负荷速率可达到4%Pc/min。这一速率远超过电网规定的1.5%Pc/min,能够有效缓解新能源电力大规模并网给电网调峰调频带来的压力。