1.一种基于矿井涌水循环的地热利用及抽蓄发电系统，其特征在于，包括井下涌水水仓抽排部分、涌水余热利用部分、涌水回灌势能发电部分和水资源回渗循环部分；

井下涌水水仓抽排部分包括位于矿井下的涌水水仓以及涌水排水机组，井下排水槽通过可变速抽水蓄能机组与涌水水仓连接，涌水水仓通过涌水排水机组与抽取通道连接；

涌水余热利用部分包括水源热泵机组，水源热泵机组的换热进水端口与抽取通道的输出端连接；

涌水回灌势能发电部分包括地表水库、回灌通道以及水力发电机组，地表水库的补水输入端与水源热泵机组的换热出水端口连接，地表水库的排水端与回灌通道的输入端连接，水力发电机组的水轮机设置在回灌通道内；

水资源回渗循环部分包括设置在涌水水仓上方采空区的采空工作面蓄水池，回灌通道的排水端与采空工作面蓄水池连接，采空工作面蓄水池与涌水水仓之间具有岩层裂隙；

利用基于矿井涌水循环的地热利用及抽蓄发电系统进行地热利用时，具体包括以下步骤：a.矿井涌水提升：矿井开采过程中岩层含水层渗出的富热涌水沿井下排水槽汇集至涌水水仓，在满足涌水水仓容量安全裕度的基础上依据涌水量设定涌水排水机组排水流量，并响应实时电价启动涌水排水机组将带有余热资源的矿井涌水提升至地面；

b.涌水余热利用：矿井涌水被提升至地面后，通过水源热泵机组将涌水中汲取的地热资源与换热介质进行换热，同时考虑实时购热成本与购电成本，由水源热泵机组以电制热和外购热能共同供应热负荷需求；

c.涌水回灌势能发电：将换热后的涌水输送至地表水库，在满足地表水库容量安全裕度的基础上打开地表水库的排水端将地表水库的水经回灌通道回输至采空工作面蓄水池，期间由水力发电机组将回灌水的势能转化成电能；

d.回渗蓄热：利用采空工作面蓄水池作为长期储水空间、并利用回灌水通过岩层裂隙回渗至涌水水仓的过程中吸收地热资源以形成富热涌水的一部分，实现涌水的循环利用。

2.根据权利要求1所述的基于矿井涌水循环的地热利用及抽蓄发电系统，其特征在于，涌水水仓模型为

3 3 3

其中，V为水仓容量，单位：m；Q为正常涌水量，单位：m/h；VK为水仓空仓容量，单位：m；

涌水排水机组模型为

3

其中，WG为涌水排水机组运行流量，单位：m /h；PG为涌水排水机组运行功率，单位：kW；p3

为介质比重，水取1000kg/m；g为重力加速度，取9.8N/kg；HG为涌水排水机组扬程，单位：m；

ηG为涌水排水机组运行效率。

3.根据权利要求2所述的基于矿井涌水循环的地热利用及抽蓄发电系统，其特征在于，涌水调度约束为Vt+1＝Vt+Qt‑Wt

其中，Vt为t时刻水仓中的涌水量；Vt+1为t+1时刻水仓中的涌水量；Qt为t时刻涌水的涌出量；Wt为t时刻涌水排水机组抽取的涌水量；

可变速抽水蓄能机组的出力约束为

式中： 分别为可变速抽水蓄能机组j在时段t的发电功率和抽水功率，单位：kW；

分别为可变速抽水蓄能机组j的最小和最大发电和抽水功率，单位：kW；

地表水库库容水量折算的等值可发电量为

式中：Et为t时刻地表水库库容水量折算的等值可发电量；Et‑1为t‑1时刻地表水库库容水量折算的等值可发电量；ηj为可变速抽水蓄能机组j的抽水蓄能效率，取值为75％；J为可变速抽水蓄能机组总数；

地表水库可发电量约束为

Emin≤Et≤Emax

式中：Emin、Emax分别为地表水库最小库容等值可发电量和最大库容等值可发电量；

涌水回灌始末时刻地表水库库容关系约束为

Et,end＝β·Et0

式中：Et,end、Et0分别为涌水回灌的末时刻地表水库库容和涌水回灌的初始时刻地表水库库容；β为系数，β取值为1。

4.根据权利要求3所述的基于矿井涌水循环的地热利用及抽蓄发电系统，其特征在于，水源热泵模型为其中，COP为水源热泵机组的制热性能系数；Chp,P为水源热泵机组的电制热量，单位：kW；

Php为水源热泵机组消耗的电功率，单位：kW；Chp,Y为水源热泵机组从热源侧吸收的热量，单位：kW；c为循环工质的比热容，单位：J/(kg·℃)；q为循环工质的质量流量，单位：kg/s；

Thp,in、Thp,out分别为水源热泵蒸发器侧入口和出口温度，单位：℃；Chp为水源热泵机组总制热量，单位：kW。

5.根据权利要求4所述的基于矿井涌水循环的地热利用及抽蓄发电系统，其特征在于，系统电能量平衡约束为Php+P+Pim＝Pgrid+Pex

其中，P为煤矿电负荷功率，单位：kW；Pim为可变速抽水蓄能机组用电功率，单位：kW；

Pgrid为系统向外部电网购电功率，单位：kW；Pex为水力发电机组发电功率，单位：kW；

系统热能量平衡约束为

C＝Chp+Cbuy

其中，C为系统的总热需求功率，单位：kW；Cbuy为系统的外购热功率，单位：kW；

以系统日运行经济性最优为目标，将目标函数表示如下Z＝λP·Pgrid+λC·Cbuy

其中，Z为系统运行的每小时购能总成本，单位：元/h；λP为分时电价，单位：元/kWh；λC为分时热价，单位：元/kWh。