Пользовательские элементы в ASP.NET с пользовательскими дочерними элементами

Это, конечно, возможно. Для Вашего примера классы были бы похожи:

[ParseChildren(true)]
class MyGraph : WebControl {
    List<Color> _colors = new List<Color>();
    [PersistenceMode(PersistenceMode.InnerProperty)]
    public List<Color> Colors {
        get { return _colors; }
    }
}

class Color {
    public string Value { get; set; }
}

И фактическая разметка была бы:

<myControls:MyGraph id="myGraph1" runat="server">
   <Colors>
     <myControls:Color Value="#abcdef" />
     <myControls:Color Value="#123456" />
   </Colors>
</myControls:MyGraph>