风电等新能源的波动性使超临界机组的功率频繁波动,进而影响直流锅炉的寿命及经济性。本文针对超临界机组设计炉、机、网协调的一次调频控制方法,既降低锅炉寿命损耗,又增加了电力系统调频能力,达到网源双赢。首先,建立用于一次调频分析的炉、机、网模型。依据直流锅炉的能量、质量、动量方程,建立能反映锅炉能量动态的非线性模型。依据汽轮机及其调节系统的动态特性,建立用于一次调频分析的汽轮机线性模型。依据不同类型汽轮机的动态特性,建立包含不同类型机组的电力系统一次调频模型,以研究炉-机-网协调控制方法对锅炉安全、系统调频的影响。其次,依据网源能量状态设计炉-机-网协调控制策略。为了使网源能量相协调,本文定量分析锅炉能量偏差与电力系统功率偏差,在汽轮机功率给定处增加了反映锅炉能量与系统需求的修正量,并针对不同的电网频率和不同的锅炉主蒸汽压力设计不同的修正量。最终效果是锅炉能量较高(低)时,多参与电网频率较低(高)时段的调节,而少参与频率较高(低)时段的调节,从而达到网源双赢。不同网源能量状态下的仿真表明,炉-机-网协调控制方法更利于消除频差,且使直流炉主蒸汽压力趋于平稳。最后,定量研究炉-机-网协调控制方法对锅炉寿命、系统CPS值、系统潮流的影响。依据应力循环次数计算锅炉寿命损耗,仿真表明,新方法使锅炉水冷壁、过热器的寿命分别提高约3%、7%。基于包含不同类型机组的电力系统调频模型,对比该方法使用前后电力系统的调频性能,结果表明,炉-机-网协调控制方法对CPS改善效果明显。基于节点注入功率与系统潮流的关系,研究该方法广泛应用时潮流的变化,结果表明,炉-机-网协调控制方法不会对系统潮流造成大幅影响。