“双碳”目标驱动我国新能源持续快速发展,而波动性的新能源并网给电力系统稳定性带来巨大挑战。超临界机组作为我国高效燃煤发电技术的主力承担着保证电网稳定性、实现中国特色电力系统转型之路的重任,因此,超临界机组灵活性运行已成为当今发电领域亟待探讨的重要课题。本文从超临界机组的精确建模和先进控制策略设计两个维度出发探索超临界机组灵活性运行的有效手段。本文的研究对象是超临界机组。在建模部分,结合机理分析与数据驱动建模提出了一种混合建模方法。首先通过锅炉部分和汽轮机部分的机理分析构建了三输入三输出的机理模型框架,接着对正余弦算法进行改进和基准函数测试,然后将改进正余弦算法用于T-S模糊辨识的结论参数辨识部分,从而建立了面向灵活性运行的大范围变工况下超临界机组的混合模型。以某电厂的600MW超临界机组的实时运行数据为基础,通过三组仿真实验对所建立混合模型的正确性和准确性进行验证。在控制策略部分,设计了改进型广义预测控制器。该控制策略将建立的混合模型经过处理后得到的CARIMA模型集作为预测模型,在滚动优化环节,融合改进正余弦算法对控制算法中的目标函数进行求解,获取最优控制量后将其作用于被控对象,且通过反馈实时对预测输出进行校正,从而优化广义预测控制算法的性能。最后,通过仿真对比试验结果验证该控制策略的负荷跟踪性能和抗干扰能力。