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Enregistrement W4410629681 · doi:10.1016/j.rineng.2025.105425

A hybrid machine learning and optimization framework for energy forecasting and management

2025· article· en· W4410629681 sur OpenAlexfundno aff
Sravani Parvathareddy, Abid Yahya, Lilian Amuhaya, Ravi Samikannu, Raymond S. Suglo

Notice bibliographique

RevueResults in Engineering · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueEnergy Load and Power Forecasting
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesInternational Development Research CentreBotswana International University of Science and Technology
Mots-clésComputer scienceEnergy (signal processing)Energy managementArtificial intelligenceMachine learningIndustrial engineeringManagement scienceEngineeringMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Accurate energy prediction and load optimization are crucial for improving grid efficiency and lowering operational costs in industrial and commercial energy systems. This study presents a hybrid framework that combines Fourier Transform (FT)-based transformers for high-resolution energy forecasting with an improved Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy (CMA-ES)-based genetic algorithm for optimal load scheduling. The novelty of this paper lies in the integration of FT-transformers with optimization algorithms to enhance forecasting accuracy and scheduling efficiency, offering a scalable solution for industrial-scale energy management. The FT-transformer model utilizes self-attention mechanisms and Fourier-based seasonality encoding to capture long-term dependencies, achieving a Mean Absolute Error (MAE) of 3.03 × 10 5 kWh and a Root Mean Square Error (RMSE) of 3.31 × 10 5 kWh, representing an improvement of 48% over traditional Recurrent Neural Networks (RNNs). The optimization component uses a multi-objective genetic algorithm CMA-ES to minimize peak energy demand fluctuations, reducing them by 27% while also minimizing cost deviations. Comparative analysis across various forecasting models, including RNNs, tree-based models, and CMA-ES, shows that the proposed method consistently outperforms existing techniques in both precision and computational efficiency. Scalability assessments indicate that, with their parallel processing capabilities, FT-transformers decrease the inference time by 38% compared to sequential models, making them suitable for real-time deployment in energy management systems. This study contributes to the field by integrating advanced machine learning with optimization for demand-side management, providing a scalable and efficient solution for industrial-scale energy forecasting. Future research will extend this framework with probabilistic forecasting and reinforcement learning for adaptive load control in dynamic energy environments. • Created a load forecasting model utilizing FT-transformers and genetic algorithms. • Achieved a 27% reduction in peak demand uncertainty during MATLAB simulations. • Enhanced predictive accuracy by 48% compared to Recurrent Neural Network utilizing self-attention. • Reduce the inference time by 38% to facilitate immediate energy management. • Validated the model utilizing MATLAB/Simulink and empirical mining data.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,020

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,007
Tête enseignante GPT0,205
Écart entre enseignants0,198 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations29
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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