GAMS程序的使用PPT学习课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,GAMS,的使用,1,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,主要内容,1.GAMS,系统简介,2.GAMS,程序基本结构,3.GAMS,的输入输出功能,4.GAMS,示例,5.,课后作业,2,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,1.GAMS,系统简介,GAMS(General Algebraic Modeling System),即通用数学模型系统，是世界银行与美国,GAMS,公司在,20,世纪,90,年代初开发的一种旨在建立和求解大型复杂数学规划问题的高级计算机软件,。,用户只需要使用简单的,GAMS,语句，便可建立各种线性规划（,LP,）、非线性规划（,NLP,）、混合整数规划（,MIP,）、混合整数非线性规划（,MINLP,）、二次约束规划（,QLP,）等问题的数学模型，然后由,GAMS,系统运行在解。,3,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,GAMS,提供一种简洁表述大型复杂模型的高级语言,并将算法封装于系统内部,。,不改变用户模型的表示法，便可使用所有,内嵌的,算法。,最优化问题独立于它所使用的数据。逻辑和数据的分离允许一个问题在规模上增加而不引起表示法复杂性的增加。,计算机资源分配自动化。这意味着能够建立大型复杂的关系数据模型，但用户不必担心诸如数组维数、临时存储等细节问题。,4,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,2.GAMS,程序基本结构,集合,Set,声明,集合成员赋值,数据,(Parameter,，,Table,，,Scalar),声明,赋值,变量,Variable,声明,类型赋值,上下边界和,(,或,),初值赋值（可选的）,方程,Equation,声明,定义,Model,和,Solve,语句,5,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,2.GAMS,程序基本结构,1,）,Sets,（集合）,是,GAMS,模型的基本模块，相当于模型数学表示法里的索引,。,可以认为是数学模型中某个参数的下标。,例：参数,Pload,（,t,）中的集合,t,6,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,2.GAMS,程序基本结构,2,）数据,：,Scalar,、,Parameter,和,Table,Scalar(,标量,),是单一的,数据输入,；,Parameter(,参数,),为定向列表数据，可以是单一数据，也可以是,一维或,多维数据,；,Table(,表格,),为定向表格数据，但必须是二维或多维,。,7,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,2.GAMS,程序基本结构,（,1,）,Scalar(,标量,),（,2,）,Parameter(,参数,),（,3,）,Table(,表格,),8,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,2.GAMS,程序基本结构,3,）,变量,Variable,变量可以有多种类型,：,变量类型,变量的允许范围,Free,（默认）,-+,Positive,0+,Negative,-0,Binary,0,或,1,Integer,0,1,100(,默认）,9,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,2.GAMS,程序基本结构,例：,10,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,2.GAMS,程序基本结构,重新定义,变量的上下限,：,关键字,“,.up,”和“,.lo,”分别表示变量的上下限,11,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,2.GAMS,程序基本结构,4,）,Equation,（方程）,方程,是数学模型中的不等式和等式,方程定义包括：被定义方程的名字、左边和右边的表达式，方程的维度，方程的维度范围等。,=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,),12,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,2.GAMS,程序基本结构,4,）,Equation,（方程）,首先,，方程,被通过指定名字来声明,；,然后，具体的,数学表达式被声明,。,方程名和数学表达式之间需要两个圆点“,.,”,13,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,2.GAMS,程序基本结构,5,）,Model,和,Solve,语句,Model,语句用来集中方程,，是方程的集合，由此，建立数学模型并命名。,Model,语句最简单的形式是用关键字,all,，也就是说所有的方程式都是模型的一部分,，也可以只集中部分方程。,14,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,2.GAMS,程序基本结构,5,）,Model,和,Solve,语句,Solve,语句用来,对已经建立的模型,(model),进行求解：,（,1,）告诉,GAMS,哪个模型要被求解（这里是,CHP,）；,（,2,）确定模型的类型（这里是,MINLP,）；,（,3,）表明优化方向，或者是求最小值（,minimizing,），或者是求最大值（,maximizing,）；,（,4,）指定目标变量（这里是,cost,）。,15,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,3.GAMS,的输入输出功能,1,）输入（可选择）,GAMS,具有丰富的输入功能，除了通过文本文档，还可以通过,EXCEL,文件输入数据,：,例：,16,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,3.GAMS,的输入输出功能,1,）输出（可选择）,GAMS,可以通过,GDX,工具将结果输出到,EXCEL,文件，主要有两种常见的方法，具体的代码如下,：,（,1,）通过,gdx2xls,（,2,）,通过,gdxxrw,17,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,4.GAMS,示例,1,）,问题描述,：,本算例是一个关于区域热电联产系统的供能成本最优化问题。热电联产系统包括热电联产机组和分布式热泵，在满足电力负荷和热力负荷平衡的基础上，使得系统的总成本最小，系统的总成本则包括燃料成本和购售电成本两部分。,18,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,2,）数学模型：,指标：,t=,时间,c=,机组属性,g=,机组工况,已知数据：,PL(t)=,电力负荷（,MW,）,QL(t)=,热力负荷（,MW,）,dj(t)=,分时电价（,Yuan/MWh,）,mj=,煤价（,Yuan/MWh,）,cop=,热泵能效系数,gk(g,c)=,热电联产工况数据,c,g,供热煤耗系数,fr,发电煤耗系数,fd,常煤耗系数,fc,上限斜率,l1,下限斜率,l2,上限常数项,n1,下限常数项,n2,区间,g1,0.68,2.45,9.59,-0.279,-0.344,151.9,92.06,区间,g2,0.68,2.45,9.59,-0.279,0.33,151.9,35.53,19,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,决策变量：,Pchp(t)=,热电联产发电出力（,MW,）,Qchp(t)=,热电联产供暖出力（,MW,）,qqchp(t,g)=,分区间热电联产供暖出力（,MW,）,cost=,系统总成本,(Yuan),ehp(t)=,热泵耗电功率（,MW,）qhp(t)=,热泵供热功率（,MW,）,Pb(t)=,系统外购电（,MW,）,Ps(t)=,系统外售电（,MW,）,X(t,g)=,热电联产热出力工况状态（,0,、,1,变量）,20,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,约束：,21,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,目标函数：,系统燃料成本和购售电成本最小,：,Minimize,22,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,3,）,GAMS,系统基本操作,GAMS,软件安装好后，在电脑桌面上会出现,GAMS,的图标,，请点击图标进入,GAMS,系统，系统基本界面如下图：,23,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,File|New,：,打开新的编辑视窗，请选择,File|New,指令或按键盘,Ctrl+N,，即可编写新的,GAMS,程序文件，出现画面如下图所示：,24,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,File|Open,：,打开一个或者多个已存在文件，请点选,File|Open,指令、或按键盘,Ctrl+O,、或在,GAMS,界面中点击,按钮,，,然后选择文件：,25,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,（,2,）,GAMS,系统基本操作,File|Run,：,执行,GAMS,程式，请选择,File|Run,指令、或直接按键盘的,F9,、或在,GAMS,界面中点击按钮,。,File|Save,：,原文件名存储,GAMS,文件，请选择,File|Save,指令、或按键盘,Ctrl+S,、或在,GAMS,界面中点击按钮,。,File|Save,as,：,更改文件名存储,GAMS,文件，请选择,File|Save,as,。,26,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,5.,课后作业,请根据以下材料利用,GAMS,编写优化程序,1,）问题描述：,以一个家庭为例，为了满足电力负荷和热负荷的需求，家庭中装有微型燃气机热电联产机组和空调热泵，同时该家庭既可以从电网买电，也可以向电网卖电，由此，根据已知数据，以家庭用能成本最小为目标，优化计算一天的微型燃气机的热、电出力，空调的耗电功率以及买电和卖电的安排。,27,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,2,）已知参量和变量,28,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,3,）数学模型：,29,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,4,）数据：,微型燃气机：,价格：,空调热泵：,Kcgs,（,kW,）,2,22.5%,45%,Pgas,（,yuan/kWh),Pe,（,yuan/kWh),0.2,0.5,cop,Khp,（,kW,）,3,2,30,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,4,）数据：,电力负荷：,热负荷：,时间,t,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,负荷（,kWh,）,0.3,0.3,0.3,0.2,0.2,0.2,1.0,3.0,2.6,2.0,1.8,2.0,时间,t,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,负荷（,kWh,）,2.0,1.5,1.2,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,5.0,4.0,3.0,2.0,时间,t,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,负荷（,kWh,）,6.4,6.4,6.6,6.8,7.1,6.9,7.2,7.3,6.5,5.9,4.6,4.0,时间,t,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,负荷（,kWh,）,3.2,2.7,2.4,2.4,2.4,4.1,3.7,4.7,4.8,5.0,5.6,6.0,31,2025/4/29 周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,5,）,GAMS,程序：,安装程序下载：,周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,6,）,GAMS,参考资料：,魏传江，王浩，谢新民，等,.GAMS,用户指南,.,北京：中国水利水电出版社，,2009.,Richard E.Rosenthal.GAMS-A Users Guide,2010.,周二,电力设备电气绝缘国家重点实验室,State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,END,34,