1、a,1,GAMS的使用,a,2,主要內(nèi)容,1.GAMS系統(tǒng)簡介 2.GAMS程序基本結(jié)構(gòu) 3.GAMS的輸入輸出功能 4.GAMS示例 5.課后作業(yè),a,3,1.GAMS系統(tǒng)簡介,GAMS(General Algebraic Modeling System)即通用數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)，是世界銀行與美國GAMS公司在20世紀(jì)90年代初開發(fā)的一種旨在建立和求解大型復(fù)雜數(shù)學(xué)規(guī)劃問題的高級計(jì)算機(jī)軟件。 用戶只需要使用簡單的GAMS語句，便可建立各種線性規(guī)劃（LP）、非線性規(guī)劃（NLP）、混合整數(shù)規(guī)劃（MIP）、混合整數(shù)非線性規(guī)劃（MINLP）、二次約束規(guī)劃（QLP）等問題的數(shù)學(xué)模型，然后由GAMS系統(tǒng)運(yùn)行在解

2、。,a,4,GAMS提供一種簡潔表述大型復(fù)雜模型的高級語言,并將算法封裝于系統(tǒng)內(nèi)部。 不改變用戶模型的表示法，便可使用所有內(nèi)嵌的算法。 最優(yōu)化問題獨(dú)立于它所使用的數(shù)據(jù)。邏輯和數(shù)據(jù)的分離允許一個(gè)問題在規(guī)模上增加而不引起表示法復(fù)雜性的增加。 計(jì)算機(jī)資源分配自動(dòng)化。這意味著能夠建立大型復(fù)雜的關(guān)系數(shù)據(jù)模型，但用戶不必?fù)?dān)心諸如數(shù)組維數(shù)、臨時(shí)存儲等細(xì)節(jié)問題。,a,5,2.GAMS程序基本結(jié)構(gòu),a,6,2.GAMS程序基本結(jié)構(gòu),1）Sets（集合） 是GAMS模型的基本模塊，相當(dāng)于模型數(shù)學(xué)表示法里的索引。 可以認(rèn)為是數(shù)學(xué)模型中某個(gè)參數(shù)的下標(biāo)。 例：參數(shù)Pload（t）中的集合t,a,7,2.GAMS程序基本

3、結(jié)構(gòu),2）數(shù)據(jù)：Scalar、Parameter和Table Scalar(標(biāo)量)是單一的數(shù)據(jù)輸入； Parameter(參數(shù))為定向列表數(shù)據(jù)，可以是單一數(shù)據(jù)，也可以是一維或多維數(shù)據(jù)； Table(表格)為定向表格數(shù)據(jù)，但必須是二維或多維。,a,8,2.GAMS程序基本結(jié)構(gòu),（1）Scalar(標(biāo)量) （2）Parameter(參數(shù)) （3）Table(表格),a,9,2.GAMS程序基本結(jié)構(gòu),3）變量Variable 變量可以有多種類型：,a,10,2.GAMS程序基本結(jié)構(gòu),例：,a,11,2.GAMS程序基本結(jié)構(gòu),重新定義變量的上下限： 關(guān)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(jié)構(gòu),4）Equation（方程） 方程是數(shù)學(xué)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(dá)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(jié)構(gòu),4）Equation（方程） 首先，方程被通過指定名字來聲明； 然后，具體的數(shù)學(xué)表達(dá)式被聲明。方程名和數(shù)學(xué)表達(dá)式之間需要兩個(gè)圓點(diǎn)“. ”,a,14,2.GAMS程序基本結(jié)構(gòu),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(shù)學(xué)模型并命名。Model語句最簡單的形式是用關(guān)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(jié)構(gòu),5）Model和Solve語句 Solve語句用來對已經(jīng)建立的模型(model)進(jìn)行求解： （1）告訴GAMS哪個(gè)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(yōu)化方向，或者是求最小值（minimizing），或者是求最大值（maximizing）； （4）指定目標(biāo)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(shù)據(jù)： 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(jié)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(gè)關(guān)于區(qū)域熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的供能成本最優(yōu)化問題。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)包括熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和分布式熱泵，在滿足電力負(fù)荷和熱力負(fù)荷平衡的基礎(chǔ)上，使得系統(tǒng)的總成本最小，系統(tǒng)的總成本則包括燃料成本和購售電成本兩部分。,a,19,2）數(shù)學(xué)模型： 指標(biāo)： t=時(shí)間 c=機(jī)組屬

7、性 g=機(jī)組工況 已知數(shù)據(jù)： PL(t)=電力負(fù)荷（MW） QL(t)=熱力負(fù)荷（MW） dj(t)=分時(shí)電價(jià)（Yuan/MWh） mj=煤價(jià)（Yuan/MWh） cop=熱泵能效系數(shù) gk(g,c)=熱電聯(lián)產(chǎn)工況數(shù)據(jù),a,20,決策變量： Pchp(t)=熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電出力（MW） Qchp(t)=熱電聯(lián)產(chǎn)供暖出力（MW） qqchp(t,g)=分區(qū)間熱電聯(lián)產(chǎn)供暖出力（MW） cost=系統(tǒng)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(tǒng)外購電（MW） Ps(t)=系統(tǒng)外售電（MW） X(t,g)=熱電聯(lián)產(chǎn)熱出力工況狀態(tài)（0、1變量）

8、,a,21,約束：,a,22,目標(biāo)函數(shù)： 系統(tǒng)燃料成本和購售電成本最?。?Minimize,a,23,3）GAMS系統(tǒng)基本操作 GAMS軟件安裝好后，在電腦桌面上會出現(xiàn)GAMS的圖標(biāo) ，請點(diǎn)擊圖標(biāo)進(jìn)入GAMS系統(tǒng)，系統(tǒng)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(xiàn)畫面如下圖所示：,a,25,File|Open： 打開一個(gè)或者多個(gè)已存在文件，請點(diǎn)選File|Open指令、或按鍵盤Ctrl+O、或在GAMS界面中點(diǎn)擊 按鈕 ，然后選擇文件：,a,26,（2）GAMS系統(tǒng)基本操作 File|Run

9、： 執(zhí)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(diǎn)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(diǎn)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(yè),請根據(jù)以下材料利用GAMS編寫優(yōu)化程序 1）問題描述： 以一個(gè)家庭為例，為了滿足電力負(fù)荷和熱負(fù)荷的需求，家庭中裝有微型燃?xì)鈾C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和空調(diào)熱泵，同時(shí)該家庭既可以從電網(wǎng)買電，也可以向電網(wǎng)賣電，由此，根據(jù)已知數(shù)據(jù)，以家庭用能成本最小為目標(biāo)，優(yōu)化計(jì)算一天的微型燃?xì)鈾C(jī)的熱、電出力，空調(diào)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(shù)學(xué)模型：,a,30,4）數(shù)據(jù)： 微型燃?xì)鈾C(jī)： 價(jià)格： 空調(diào)熱泵：,a,31,4）數(shù)據(jù)： 電力負(fù)荷：