2020年我国明确提出:2030年实现“碳达峰”和2060年实现“碳中和”的发展目标,为应对环境问题及推动这一目标的完成,火电机组包括超临界直流锅炉机组,均需要不断提升自身的调峰能力和发电灵活性,使大规模的清洁能源稳定并网。供热机组具有更高的能量利用率,对传统火电机组进行供热改造有利于实现火力发电的节能降耗,并使机组能够更好的参与电网调峰。目前,超临界火电机组以其自身具有的低煤耗、高热循环换效率,被大量普及和应用,并且已有多家电厂对超临界火电机组进行了供热改造,可见超临界机组的供热改造将成为未来发展的一大趋势。然而,供热机组以“以热定电”的模式运行,其快速变负荷能力有限,难以达到电网细则的自动发电控制（AGC）考核要求,改变其运行方式,提升供热机组的发电灵活性也是一项重要的研究内容。超临界机组采用直流锅炉,其系统建模及负荷控制较汽包锅炉机组更为复杂,因此,建立超临界供热机组的数学模型,并设计一种适用于改善其变负荷性能的控制策略具有十分重要的意义。本文提出了一组超临界直流炉供热机组控制系统数学模型,并设计了一种基于热源主动响应与自主恢复的新型电热协调控制策略,所提控制策略显著提升了机组的AGC调节性能,且实现了供热抽汽流量的精准动作和自主恢复。论文的主要工作与创新点如下:（1）基于机理建模的方法,建立了超临界供热机组四输入四输出的非线性控制模型。模型反映出了燃料量、给水量、高压缸调节阀门开度、供热抽汽蝶阀开度对机组发电负荷、主蒸汽压力、中间点焓值、中压缸排汽压力的不同动态响应关系,为后文设计适用于超临界供热机组的控制策略提供了模型支撑。（2）以某350MW机组为例,验证了所建模型的有效性。利用数据辨识的方法,分别求取出机组模型的静态参数、待定函数以及动态参数,对模型进行闭环、开环以及稳态工况点验证,结果表明该模型符合实际机组的运行特性,并且具有良好的精度,可以用于控制器的设计。（3）提出了一种基于热源主动响应与自主恢复的新型电热协调控制策略,并通过试验证明了该策略的有效性。策略将供热抽汽调节回路作为负荷控制的主要回路,利用热源的主动响应提升机组的快速变负荷性能。对该控制策略进行阶跃扰动和斜坡扰动试验,仿真验证结果表明,此控制策略既能够提升机组的快速变负荷能力,又能够实现供热抽汽流量的自主恢复。