1、a,1,GAMS的使用,a,2,主要內容,1.GAMS系統簡介 2.GAMS程序基本結構 3.GAMS的輸入輸出功能 4.GAMS示例 5.課后作業,a,3,1.GAMS系統簡介,GAMS(General Algebraic Modeling System)即通用數學模型系統，是世界銀行與美國GAMS公司在20世紀90年代初開發的一種旨在建立和求解大型復雜數學規劃問題的高級計算機軟件。 用戶只需要使用簡單的GAMS語句，便可建立各種線性規劃（LP）、非線性規劃（NLP）、混合整數規劃（MIP）、混合整數非線性規劃（MINLP）、二次約束規劃（QLP）等問題的數學模型，然后由GAMS系統運行在解

2、。,a,4,GAMS提供一種簡潔表述大型復雜模型的高級語言,并將算法封裝于系統內部。 不改變用戶模型的表示法，便可使用所有內嵌的算法。 最優化問題獨立于它所使用的數據。邏輯和數據的分離允許一個問題在規模上增加而不引起表示法復雜性的增加。 計算機資源分配自動化。這意味著能夠建立大型復雜的關系數據模型，但用戶不必擔心諸如數組維數、臨時存儲等細節問題。,a,5,2.GAMS程序基本結構,a,6,2.GAMS程序基本結構,1）Sets（集合） 是GAMS模型的基本模塊，相當于模型數學表示法里的索引。 可以認為是數學模型中某個參數的下標。 例：參數Pload（t）中的集合t,a,7,2.GAMS程序基本

3、結構,2）數據：Scalar、Parameter和Table Scalar(標量)是單一的數據輸入； Parameter(參數)為定向列表數據，可以是單一數據，也可以是一維或多維數據； Table(表格)為定向表格數據，但必須是二維或多維。,a,8,2.GAMS程序基本結構,（1）Scalar(標量) （2）Parameter(參數) （3）Table(表格),a,9,2.GAMS程序基本結構,3）變量Variable 變量可以有多種類型：,a,10,2.GAMS程序基本結構,例：,a,11,2.GAMS程序基本結構,重新定義變量的上下限： 關鍵字“.up”和“.lo”分別表示變量的上下限,a

4、,12,2.GAMS程序基本結構,4）Equation（方程） 方程是數學模型中的不等式和等式。 方程定義包括：被定義方程的名字、左邊和右邊的表達式，方程的維度，方程的維度范圍等。 =E=表示equal to (等于) =L=表示less than or equal to (小于或等于) =G=表示greater than or equal to (大于或等于),a,13,2.GAMS程序基本結構,4）Equation（方程） 首先，方程被通過指定名字來聲明； 然后，具體的數學表達式被聲明。方程名和數學表達式之間需要兩個圓點“. ”,a,14,2.GAMS程序基本結構,5）Model和Solv

5、e語句 Model語句用來集中方程，是方程的集合，由此，建立數學模型并命名。Model語句最簡單的形式是用關鍵字all，也就是說所有的方程式都是模型的一部分，也可以只集中部分方程。,a,15,2.GAMS程序基本結構,5）Model和Solve語句 Solve語句用來對已經建立的模型(model)進行求解： （1）告訴GAMS哪個模型要被求解（這里是CHP）； （2）確定模型的類型（這里是MINLP）； （3）表明優化方向，或者是求最小值（minimizing），或者是求最大值（maximizing）； （4）指定目標變量（這里是cost）。,a,16,3.GAMS的輸入輸出功能,1）輸入（可

6、選擇） GAMS具有豐富的輸入功能，除了通過文本文檔，還可以通過EXCEL文件輸入數據： 例：,a,17,3.GAMS的輸入輸出功能,1）輸出（可選擇） GAMS可以通過GDX工具將結果輸出到EXCEL文件，主要有兩種常見的方法，具體的代碼如下： （1）通過gdx2xls （2）通過gdxxrw,a,18,4.GAMS示例,1）問題描述： 本算例是一個關于區域熱電聯產系統的供能成本最優化問題。熱電聯產系統包括熱電聯產機組和分布式熱泵，在滿足電力負荷和熱力負荷平衡的基礎上，使得系統的總成本最小，系統的總成本則包括燃料成本和購售電成本兩部分。,a,19,2）數學模型： 指標： t=時間 c=機組屬

7、性 g=機組工況 已知數據： PL(t)=電力負荷（MW） QL(t)=熱力負荷（MW） dj(t)=分時電價（Yuan/MWh） mj=煤價（Yuan/MWh） cop=熱泵能效系數 gk(g,c)=熱電聯產工況數據,a,20,決策變量： Pchp(t)=熱電聯產發電出力（MW） Qchp(t)=熱電聯產供暖出力（MW） qqchp(t,g)=分區間熱電聯產供暖出力（MW） cost=系統總成本(Yuan) ehp(t)=熱泵耗電功率（MW） qhp(t)=熱泵供熱功率（MW） Pb(t)=系統外購電（MW） Ps(t)=系統外售電（MW） X(t,g)=熱電聯產熱出力工況狀態（0、1變量）

8、,a,21,約束：,a,22,目標函數： 系統燃料成本和購售電成本最小： Minimize,a,23,3）GAMS系統基本操作 GAMS軟件安裝好后，在電腦桌面上會出現GAMS的圖標 ，請點擊圖標進入GAMS系統，系統基本界面如下圖：,a,24,File|New： 打開新的編輯視窗，請選擇File|New指令或按鍵盤Ctrl+N，即可編寫新的 GAMS程序文件，出現畫面如下圖所示：,a,25,File|Open： 打開一個或者多個已存在文件，請點選File|Open指令、或按鍵盤Ctrl+O、或在GAMS界面中點擊 按鈕 ，然后選擇文件：,a,26,（2）GAMS系統基本操作 File|Run

9、： 執行GAMS程式，請選擇File|Run指令、或直接按鍵盤的F9、或在GAMS界面中點擊按鈕 。 File|Save： 原文件名存儲GAMS文件，請選擇File|Save指令、或按鍵盤Ctrl+S、或在GAMS界面中點擊按鈕 。 File|Save as： 更改文件名存儲GAMS文件，請選擇File|Save as。,a,27,5.課后作業,請根據以下材料利用GAMS編寫優化程序 1）問題描述： 以一個家庭為例，為了滿足電力負荷和熱負荷的需求，家庭中裝有微型燃氣機熱電聯產機組和空調熱泵，同時該家庭既可以從電網買電，也可以向電網賣電，由此，根據已知數據，以家庭用能成本最小為目標，優化計算一天的微型燃氣機的熱、電出力，空調的耗電功率以及買電和賣電的安排。,a,28,2）已知參量和變量,a,29,3）數學模型：,a,30,4）數據： 微型燃氣機： 價格： 空調熱泵：,a,31,4）數據： 電力負荷：