CN113111540B - 面向铝压铸的熔化、配送和保温参数集成的节能优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向铝压铸的熔化、配送和保温参数集成的节能优化方法，包括：(1)通过现场或者试验收集优化模型需要的各种静态参数和系数；(2)建立基于仿真的成本最优化模型，该模型以熔炉能耗、熔炉烧损、运输能耗、运输人力成本、保温炉能耗、生产暂停惩罚综合成本最小为目标；(3)用遗传算法搜寻近似最优的参数组合，对于一个给定生产计划，将计划参数输入到模型中，可快速地给出成本近似最优的参数组合。本发明方法能对一个给定的压铸生产计划选出成本最低的铝压铸熔化、配送和保温的参数组合，能有效降低制造成本。

Description

面向铝压铸的熔化、配送和保温参数集成的节能优化方法

技术领域

本发明属于铝压铸过程节能优化技术领域，具体涉及一种面向铝压铸的熔化、配送和保温参数集成的节能优化方法。

背景技术

工业是碳排放的主体，是我国实现“2030年碳达峰”和“2060年碳中和”的重要领域，是当前实施节能减排的首要对象。作为一种汽车轻量化的使能技术，铝压铸过程具有高耗能高排放的特点，亟需开展节能减排工作。压铸过程中，熔化和保温过程耗能大(消耗了约50％的总能耗)、能效低，存在较大节能空间，是压铸过程节能减排的首要对象，值得关注。

如图1所示，一个典型的压铸车间配有n(n≥1)台熔化炉Fm＝{Fm₁,Fm₂，…，Fm_n}以及k(k≥1)台保温炉Fh＝{Fh₁,Fh₂,…,Fh_k}和压铸机，多台除气除渣设备及运输包，能生产多种铝合金压铸产品。在制定熔化、配送和保温的工艺参数时，每台压铸机需要的合金是由那台熔炉Fm_n提供，每台压铸机的浇注质量Mp_k、浇注的周期Tp_k、每种产品的计划生产数量Qp_k是已知的。每台熔炉的熔化速度Vm_n、熔炉保温区的上限保温质量Mmup_n、下限保温质量Mmlow_n、各保温炉从熔化炉每次取料的时刻与质量

保温炉上限的保温高度Mhup_k以及保温炉下限的保温高度Mhlow_k是需要工艺人员制定的。熔化炉之间的关系是并列和互相不影响的，可以把每台熔炉Fm_n和它供应的一个或者多个保温炉组成的集合

分为一个整体，分别独立设置每个整体的运作参数。

为了防范铝液不能按时供给，当前工艺人员一般采用额定的熔化速度(最大熔化速度)、最高的熔炉上下限保温高度以及较大的保温上下限高度，且针对不同的生产计划，不会调整这些参数，保温炉加料的时间间隔也不精确，有时供料不及时或者保温炉保温量长期处于高位。当前采用的运作参数，一般能使得某些指标较好，如较高的熔化效率、较低熔化烧损、较少运输次数(使得人力成本较低)和较大的运输间隔，但是常常会导致非常高的保温能耗，造成了一定的浪费，对这些参数进行集成优选能使得整体的能耗成本有效降低，但是目前缺乏相应的方法。

针对上述问题，现有的技术比较缺乏，仅有一项相关的专利技术(公布号为CN111325408A)，该专利针对的是分布式熔化模式下的铝液熔化和保温(一台熔化和保温集成炉对应一个压铸单元，没有铝液运输环节)，对集中熔化模式(一台熔化炉，对应多台保温炉和多个压铸单元，有铝液配送环节)并不适用，因此需要研究新的技术来解决上述问题。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种面向铝压铸的熔化、配送和保温参数集成的节能优化方法，能够针对不同的铝压铸生产计划及信息，给出最节能的熔化炉、运输和保温炉的参数方案，能有效的降低铝压铸过程的铝熔化、铝液配送和保温的成本。

一种面向铝压铸的熔化、配送和保温参数集成的节能优化方法，其针对车间内以某一台熔化炉为主的生产整体，该整体内还包括N台由熔化炉提供合金的压铸机及其对应的N台保温炉，N为大于1的自然数；

首先，获取已知的相关生产信息作为输入，包括该整体中压铸机每次的浇注质量、压铸机每次浇注的间隔时间、压铸机所需生产的产品数量、熔化炉在初始时刻的保温量、初始时刻熔化炉熔化烧嘴的状态(0代表待机，1代表正在熔化)、保温炉在初始时刻的保温量、初始时保温炉是否已取料(0代表未取料，1代表已取料)及取料时刻和取料量、初始时压铸机离下次加料的时间；

然后，建立以整体的总成本最小为目标的优化模型如下：

min{Co＝Cm+∑Ct_k+∑Ch_k+∑Cp_k}

其中：Co为该整体的总成本，Cm为该整体中熔化炉的使用成本，Ct_k为该整体中第k台保温炉的铝液运输成本，Ch_k为第k台保温炉的使用成本，Cp_k为第k台保温炉因铝液缺少导致的暂停成本，k为自然数且1≤k≤N；

最后，对上述优化模型进行求解，得到该整体中熔化炉的熔化速度、熔化炉保温区的上限保温质量和下限保温质量、保温炉从熔化炉每次取料的时刻和质量、保温炉的上限保温质量和下限保温质量。

进一步地，所述优化模型的约束条件如下：

Vm∈[Vmmin,Vmmax]

Mmmin≤Mmlow<Mmup≤Mmmax

Mhmin_k≤Mhlow_k<Mhup_k≤Mhmax_k

其中：Vm为熔化炉的熔化速度，Vmmin和Vmmax分别为熔化炉的最小熔化速度和最大熔化速度，Mmup和Mmlow分别为熔化炉保温区的上限保温质量和下限保温质量，Mmmin和Mmmax分别为熔化炉保温区的最小保温质量和最大保温质量，Mhup_k和Mhlow_k分别为第k台保温炉的上限保温质量和下限保温质量，Mhmin_k和Mhmax_k分别为第k台保温炉的最小保温质量和最大保温质量。

进一步地，采用遗传算法对优化模型进行求解，求解过程中：先求得一组整体最小成本的优化参数，在该优化参数基础上运行使该整体中一台压铸机生产任务完成，然后以上述结束的状态为初始状态，求解另外一组整体最小成本的优化参数，在该优化参数基础上运行直到另一台压铸机生产任务完成，重复上述操作，直至所有压铸机生产任务完成。

进一步地，所述熔化炉使用成本Cm的表达式如下：

Cm＝Em*pem+Mo*pa

Em＝Emm+Emh+Ems+Emc

Emm＝Pmm*Tmm

Ems＝Pms*Tms

Emc＝ΔEmc*Nmc

Pmh＝cmh¹*Mmh+cmh²

其中：Em为熔化炉的熔化能源消耗量，pem为熔化炉的熔化用能源单价，Mo为熔化炉的材料氧化烧损量，pa为熔化炉的熔化材料单价，Emm为熔化炉的熔化能耗，Emh为熔化炉保温区的铝液保温能耗，Ems为熔化炉的熔化待机能耗，Emc为熔化炉的熔化状态切换能耗，Pmm为熔化炉的熔化功率，Tmm为熔化炉的熔化时间，Pmh为熔化炉保温区的保温功率，Tmh为熔化炉保温区的保温时间，Pms为熔化炉的熔化待机功率，Tms为熔化炉的熔化待机时间，ΔEmc为熔化炉一次熔化状态切换的能量损失，Nmc为熔化炉的熔化状态切换次数，Vm为熔化炉的熔化速度，cmm¹、cmm²、cmm³、cmh¹、cmh²、cmo¹、cmo²均为给定的系数，Mmh为熔化炉保温区的溶液质量。

进一步地，所述第k台保温炉铝液运输成本Ct_k的表达式如下：

Ct_k＝Nt_k*pet+Nt_k*p_ht

Ht_k＝Nt_k*ct

其中：Et_k为第k台保温炉的铝液运输能源消耗量，pet为铝液运输用能源的单价，Ht_k为第k台保温炉的运输人力使用量，p_ht为单位人力成本，N_tk为第k台保温炉的铝液运输次数，

为第k台保温炉一次铝液运输消耗的能量，ct为人力使用量的折算系数。

进一步地，所述第k台保温炉使用成本Ch_k的表达式如下：

Ch_k＝Eh_k*peh

Ph_k＝ch¹*Mh_k+ch²

其中：Eh_k为第k台保温炉的能源消耗量，peh为保温用能源单价，Ph_k为第k台保温炉的保温功率，Th_k为第k台保温炉的保温时间，ch¹和ch²均为给定的系数，Mh_k为第k台保温炉的保温铝液质量。

进一步地，所述第k台保温炉因铝液缺少导致的暂停成本Cp_k表达式如下：

Cp_k＝Tmsp_k*pmsp

其中：Tmsp_k为第k台保温炉的暂停时长，pmsp为暂停的处罚系数。

基于上述技术方案，本发明具有以下有益技术效果：

1.本发明面向铝压铸的熔化、配送和保温参数集成的节能优化方法，能够针对不同的生产计划，快速的选出成本最低的工艺参数组合，能有效的降低压铸生产成本。

2.本发明可以植入到企业的制造执行系统，能够方便快递的进行熔炉、配送和保温炉参数优化，能有效的降低工艺人员的工作量。

附图说明

图1为压铸车间内铝熔化、铝液运输及保温的设备流水线示意图。

图2为本发明参数寻优流程示意图。

图3(a)为熔化炉的保温质量变化趋势示意图。

图3(b)为保温炉的保温质量变化趋势示意图。

图4为本发明仿真流程示意图。

图5为本发明具体实施案例的流程示意图。

图6为本发明具体实施案例中一组近似最优解的铝液变化示意图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明面向铝压铸的熔化、配送和保温参数集成的节能优化方法，包括如下步骤：

(1)以一个车间内某一台熔化炉(熔化炉编号为n)和多台保温炉(保温炉编号为k)组成的整体中每台保温炉给对应压铸机的每次浇注质量Mp_k、每次浇注的间隔时间Tp_k、每台压铸机需要生产的产品数量Qp_k、熔化炉在初始时刻的保温量Mms_n、熔化炉初始时刻熔化烧嘴的状态Ssims_n(0代表待机，1代表在熔化)、各保温炉在初始时刻的保温量Mhs_k、初始时是否有保温炉已经取料的标志

(0为没取，1为已经取料)、已取料的时间

和取料量

开始时每台压铸机离下次加料的时间Tnextcs_k为输入，建立以该整体成本最小为目标的优化模型，需要求解的参数组合包括该整体内熔化炉的熔化速度Vm_n、熔化炉保温区的上限保温质量Mmup_n、熔化炉保温区的下限保温质量Mmlow_n、各保温炉从熔化炉每次取料的时刻与质量

j＝1，2，3…，各保温炉上限的保温高度Mhup_k、各保温炉下限的保温高度Mhlow_k。

该优化模型的目标函数如下：

约束条件为：

Vm_n∈[Vmmin_n，Vmmax_n]

Mmmin_n≤Mmlow_n<Mmup_n≤Mmmax_n

Mhmin_k≤Mhlow_k<Mhup_k≤Mhmax_k

其中：Co_n为该整体的总成本，Cm_n为该整体中熔化炉的使用成本，Ct_k和∑Ct_k分别为第k台保温炉的铝液运输成本和该整体中所有保温炉铝液运输成本之和(∑为求和符号)，Cp_k和∑Cp_k分别为第k台保温炉的使用成本和该整体中所有保温炉的使用成本之和，Cp_k和∑Cp_k分别为第k台保温炉的因铝液缺少导致的暂停成本和该整体中所有保温炉因铝液缺少导致的暂停的成本之和，Fh_k为车间的某一保温炉，

为该整体中保温炉的集合，Vmmin_n，Vmmax_n为该整体中熔化炉最小和最大的熔化速度，Mmmin_n，Mmmax_n为该整体中熔化炉保温区的最小和最大的保温质量，Mhmin_k，Mhmax_k为该整体中各保温炉的最小和最大保温质量。

Cm_n的计算表达如下：

Cm_n＝Em_n*pem_n+Mo_n*pa_n

Em_n＝Emm_n+Emh_n+Ems_n+Emc_n

Emm_n＝Pmm_n*Tmm_n

Ems_n＝Pms_n*Tms_n

Emc_n＝ΔEmc_n*Nmc_n

其中：Em_n，Mo_n，pem_n，pa_n分别为该整体中熔化炉的能源消耗量、熔化炉的材料氧化烧损量、熔化炉的熔化用能源单价、熔化炉的熔化材料单价；Emm_n，Emh_n，Ems_n，Emc_n分别为该整体中熔化炉的熔化能耗、熔化炉保温区铝液保温能耗、熔化炉熔化待机能耗、熔化炉熔化状态切换能耗；Pmm_n，Pmh_n，Pms_n分别为该整体中熔化炉的熔化功率、熔化炉保温区保温功率、熔化炉熔化待机功率；Tmm_n，Tmh_n,Tms_n分别为该整体中熔化炉的熔化时间、保温区保温时间、熔化待机时间；ΔEmc_n,Nmc_n分别为该整体中熔化炉的一次熔化状态切换的能量损失和切换次数，

为Pmm_n的系数，Mmh_n为熔化炉保温区溶液质量，

为Pmh_n的系数，

为Mo_n的系数。

Ct_k的计算表达如下：

Ct_k＝Et_k*pet+Ht_k*p_ht

Ht_k＝Nt_k*ct

其中：Et_k,pet分别为第k台保温炉的铝液运输能源消耗量和运输用能源的单价，Ht_k,p_ht分别为第k台保温炉的运输人力使用量和单位人力成本，Nt_k为第k台保温炉的铝液运输次数，

为第k台保温炉的一次铝液运输消耗的能量，ct为人力使用量的折算系数。

Ch_k的计算表达如下：

Ch_k＝Eh_k*peh_k

其中：Eh_k,peh_k分别为第k台保温炉的能源消耗量、保温用能源单价，Ph_k为第k台保温炉的保温功率，Th_k为第k台保温炉的保温时间，Mh_k为第k台保温炉的保温铝液质量，

为Ph_k的系数。

Cp_k的计算表达如下：

Cp_k＝Tmsp_k*pmsp_k

其中：Tmsp_k,pmsp_k分别为第k台保温炉的暂停的时长和暂停的处罚系数。

需要说明是，上述各计算表达式的系数中，能源成本、材料成本、人力成本、处罚系数是已知的，Pms_n,ΔEmc_n,

ct,

这些参数是静态参数，可以通过现场收集或者实验获得；Tmm_n,Tmh_n,Tms_n,Nmc_n,Nt_k,

Th_k,

Tmsp_k需要根据不同的参数组合进行计算，这些参数采用仿真的方式获得；Tmh_n等于熔化炉运行的时间，即从开始到所有生产任务结束，Th_k为第k台保温炉运行的时间，即从开始到该保温炉对应的生产任务结束；Tmm_n,Tms_n,Nmc_n,Nt_k,Tmsp_k需要通过仿真的得到，

分别是熔化和保温质量曲线在时间上的积分，也需要通过仿真得到，仿真的一些设定如下：

①运输设备和运输人员数量足够多，各运输包的型号一样，运输包最大容量为M_tmax。

②保温炉正常需要加料的时刻为Mh_k降到Mhlow_k附近(根据实际情况，有等于、大于和小于，波动小于±Mp_k)的时刻再加上半个Tp_k，每次加料要加到Mhup_k，当需要加料的量大于运输包的最大容量，就只加运输包的容量。

③从熔炉取料到给各保温炉加料的间隔(包括除气除渣等操作)为Ttc_n,k。

④保温炉的保温质量低于设定的Mhlow_k值时，也可以继续生产，当保温质量在[Mhmin_k,Mhmin_k+Mp_k)时，生产暂停，直到铝液供上。

⑤当两台及以上保温炉正常取料的时间间隔小于一个设定的值ΔT_c时，且它们的总加料量不超过运输包最大容量M_tmax时，运输包可以一次给多台保温炉加料，保温炉加料的时间比正常的有一些提前，否者就是运输包一次给一台保温炉加料。

⑥如果Mms_n大于或等于Mmup_n时，工作开始时的熔炉熔化的初始状态为待机，否者熔化的初始状态为熔化。

⑦取料时，熔炉的当时的最大可用保温质量(Mmh_n-Mmmin_n)小于这次需要加料的量，如果处于熔化状态，取料和加料延迟，等待直到最大可用保温质量满足这一次的需求，如果处于熔化待机状态，则这组参数直接不合格，返回不合格标志flag_uq＝0。

⑧取料和加料是一瞬间完成的，两个取料或者加料的最小间隔为一个仿真步长。

⑨如图3(b)所示，某一生产计划生产结束时，对应保温炉的质量需要降到Mhmin_k。

⑩如图3(a)所示，当所有生产结束后，熔炉的保温质量需要降到Mmmin_n。

仿真输入的参数如下：

①熔炉的参数(Vm_n,Mmmin_n,Mmup_n，Mnlow_n，Mms_n)，熔炉熔化起始的状态S_sims。

②运输包的最大容量M_tmax、取加料的时间Ttc_n，k、合并运输的间隔ΔT_c、开始时是否有保温炉已经取料的标志

(0为没取，1为已经取料)，已取料的时间

取料的量

开始时每台压铸机离下次加料的时间Tnextcs_k。

③保温炉的参数(Mhmin_k，Mhlow_k，Mhup_k，Mhs_k)，

④生产计划信息(Mp_k，Tp_k，Qp_k)，

仿真输出的参数如下：

①这组参数是否合格标志flag_uq，0为不合格，1为合格。

②Tmsp_k，Tmm_n，Tms_n，Nmc_n，Nt_k，Tmh_n，Th_k，

③当至少有一个生产计划满足后，本次仿真结束，返回已完成的生产数量Qpf_k和仿真的时长T_sim、是否有保温炉已经取料的标志

结束时已取料时间

取料的量

结束时每台压铸机离下次加料的时间Tnextce_k。

④如果所有生产结束，熔化炉的停止熔化时间Tem_n，使得熔化炉保温质量回到Mmmin_n。

⑤仿真结束时熔化炉保温质量Mmse_n、熔化的状态Ssime_n。

⑥每个保温炉每次从熔炉的取料时间和取料量

⑦各保温炉结束时的保温质量Mhe_k。

如图4所示，仿真的具体流程如下：

1.先定义各种需要的变量和变量初始化，具体流程如下：

2.接着先判断是否满足仿真结束的条件，具体流程如下：

3.如果满足，则返回各种需要的参数和结束仿真。

4.否则按照规则更新熔炉状态和熔炉保温质量，接着更新保温炉保温质量，然后根据规则判断是否取料，最后根据规则判断给各保温炉加料，具体流程如下：

5.重复执行2～4，直到满足仿真结束条件。

(2)采用遗传算法对步骤(1)的模型进行求解，求解的流程如图2所示，先求解一组该整体最小成本的参数，将此运行到该整体中一台压铸机生产任务完成，然后以上述结束的状态为初始状态，求解另外一组最小成本参数，将此运行到另一台压铸机生产任务完成，重复这个动作，直到所有生产任务结束。

下面以一个具体的案例说明本发明的实施过程，实施过程如图5所示，其中某一整体由一台熔炉和两个压铸单元组成，需要生产100件A产品(浇注质量3千克，周期60秒)和生产100件B产品(浇注质量2千克，周期50秒)，需要选择合适的熔炉、配送和保温炉参数。

先收集相关的参数，Vmmin_n，Vmmax_n分别为100和600kg/h，Mmmin_n，Mmmax_n分别为100和500kg，Mhmin_k，Mhmax_k分别为(100,100)kg和(300,300)kg,

为(0.5,0.6)kWh，Ttc_n,k为(420,450)秒，两个保温炉的能源单价都为0.48kWh/元，两个压铸单元的惩罚系数都为200元/小时，两个保温炉的保温系数都为0.054和5.64，熔化炉的能源单价0.48kWh/元，熔化材料的当家15元/kg，熔化状态切换一次的能源损失14kWh，熔化炉待机功率27kW，熔化的三个功率系数分别为(20,1.9,500)，熔化炉保温的两个系数为(0.054,5.64)，氧化烧损的两个系数为(0.727，-0.643)，运输用能源单价1元/kWh，人力资源单价5元/人次，人力成本折算系数1，运输包最大运输量400kg，合并加料的时间120秒，熔炉的起始量150kg，保温炉的起始量(140,160)kg，熔炉起始时待机，开始时没有取料的，距离下次加料时间正常。

将上述参数代入到优化模型中，将上述优化模型在MATLAB中进行编程，将目标函数作为优化函数，约束作为限制，用MATLAB自带的遗传算法工具箱来寻找最低成本的参数组合。如图6所示，输出的一组近似最优的参数为熔化速度570，熔化炉最低和最高保温质量为(260,340)，保温炉最高和最低的保温高度为最低(100,120)，最高(220,190)，停止熔化时间为2212秒，最小成本250.2，A产品的取料时间和取料量为[438,2726,131]和[119,117,24]，B产品取料时间和取料量[981,2726]和[86,54]。

上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种面向铝压铸的熔化、配送和保温参数集成的节能优化方法，其针对车间内以某一台熔化炉为主的生产整体，该整体内还包括N台由熔化炉提供合金的压铸机及其对应的N台保温炉，N为大于1的自然数；其特征在于：

首先，获取已知的相关生产信息作为输入，包括该整体中压铸机每次的浇注质量、压铸机每次浇注的间隔时间、压铸机所需生产的产品数量、熔化炉在初始时刻的保温量、初始时刻熔化炉熔化烧嘴的状态、保温炉在初始时刻的保温量、初始时保温炉是否已取料及取料时刻和取料量、初始时压铸机离下次加料的时间；

然后，建立以整体的总成本最小为目标的优化模型如下：

min{Co＝Cm+∑Ct_k+∑Ch_k+∑Cp_k}

其中：Co为该整体的总成本，Cm为该整体中熔化炉的使用成本，Ct_k为该整体中第k台保温炉的铝液运输成本，Ch_k为第k台保温炉的使用成本，Cp_k为第k台保温炉因铝液缺少导致的暂停成本，k为自然数且1≤k≤N；

最后，对上述优化模型进行求解，得到该整体中熔化炉的熔化速度、熔化炉保温区的上限保温质量和下限保温质量、保温炉从熔化炉每次取料的时刻和质量、保温炉的上限保温质量和下限保温质量。

2.根据权利要求1所述的节能优化方法，其特征在于：所述优化模型的约束条件如下：

Vm∈[Vmmin，Vmmax]

Mmmin≤Mmlow＜Mmup≤Mmmax

Mhmin_k≤Mhlow_k＜Mhup_k≤Mhmax_k

其中：Vm为熔化炉的熔化速度，Vmmin和Vmmax分别为熔化炉的最小熔化速度和最大熔化速度，Mmup和Mmlow分别为熔化炉保温区的上限保温质量和下限保温质量，Mmmin和Mmmax分别为熔化炉保温区的最小保温质量和最大保温质量，Mhup_k和Mhlow_k分别为第k台保温炉的上限保温质量和下限保温质量，Mhmin_k和Mhmax_k分别为第k台保温炉的最小保温质量和最大保温质量。

3.根据权利要求1所述的节能优化方法，其特征在于：采用遗传算法对优化模型进行求解，求解过程中：先求得一组整体最小成本的优化参数，在该优化参数基础上运行使该整体中一台压铸机生产任务完成，然后以上述结束的状态为初始状态，求解另外一组整体最小成本的优化参数，在该优化参数基础上运行直到另一台压铸机生产任务完成，重复上述操作，直至所有压铸机生产任务完成。

4.根据权利要求1所述的节能优化方法，其特征在于：所述熔化炉使用成本Cm的表达式如下：

Cm＝Em*pem+Mo*pa

Em＝Emm+Emh+Ems+Emc

Emm＝Pmm*Tmm

Emh＝∫₀ ^TmhPmh

Ems＝Pms*Tms

Emc＝ΔEmc*Nmc

Pmh＝cmh¹*Mmh+cmh²

其中：Em为熔化炉的熔化能源消耗量，pem为熔化炉的熔化用能源单价，Mo为熔化炉的材料氧化烧损量，pa为熔化炉的熔化材料单价，Emm为熔化炉的熔化能耗，Emh为熔化炉保温区的铝液保温能耗，Ems为熔化炉的熔化待机能耗，Emc为熔化炉的熔化状态切换能耗，Pmm为熔化炉的熔化功率，Tmm为熔化炉的熔化时间，Pmh为熔化炉保温区的保温功率，Tmh为熔化炉保温区的保温时间，Pms为熔化炉的熔化待机功率，Tms为熔化炉的熔化待机时间，ΔEmc为熔化炉一次熔化状态切换的能量损失，Nmc为熔化炉的熔化状态切换次数，Vm为熔化炉的熔化速度，cmm¹、cmm²、cmm³、cmh¹、cmh²、cmo¹、cmo²均为给定的系数，Mmh为熔化炉保温区的溶液质量。

5.根据权利要求1所述的节能优化方法，其特征在于：所述第k台保温炉铝液运输成本Ct_k的表达式如下：

Ct_k＝Et_k*pet+Ht_k*p_ht

Ht_k＝Nt_k*ct

其中：Et_k为第k台保温炉的铝液运输能源消耗量，pet为铝液运输用能源的单价，Ht_k为第k台保温炉的运输人力使用量，pht为单位人力成本，Nt_k为第k台保温炉的铝液运输次数，

为第k台保温炉一次铝液运输消耗的能量，ct为人力使用量的折算系数。

6.根据权利要求1所述的节能优化方法，其特征在于：所述第k台保温炉使用成本Ch_k的表达式如下：

Ch_k＝Eh_k*peh

Ph_k＝ch¹*Mh_k+ch²

其中：Eh_k为第k台保温炉的能源消耗量，peh为保温用能源单价，Ph_k为第k台保温炉的保温功率，Th_k为第k台保温炉的保温时间，ch¹和ch²均为给定的系数，Mh_k为第k台保温炉的保温铝液质量。

7.根据权利要求1所述的节能优化方法，其特征在于：所述第k台保温炉因铝液缺少导致的暂停成本Cp_k表达式如下：

Cp_k＝Tmsp_k*pmsp

其中：Tmsp_k为第k台保温炉的暂停时长，pmsp为暂停的处罚系数。

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