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Benchmarking Reservoir Computing for Residential Energy Demand Forecasting

Brucke, Karoline und Schmitz, Simon und Köglmayr, Daniel und Baur, Sebastian und Räth, Christoph und Ansari, Esmail und Klement, Peter (2024) Benchmarking Reservoir Computing for Residential Energy Demand Forecasting. Energy and Buildings, 314 (114236). Elsevier. doi: 10.1016/j.enbuild.2024.114236. ISSN 0378-7788.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378778824003529?via%3Dihub

Kurzfassung

In the energy sector, accurate demand forecasts are vital but often limited by the available computational power. Reservoir computing (RC) or echo-state networks excel in chaotic time series prediction, with lower computational requirements compared to other recurrent network based methods like LSTMs. Next-generation reservoir computing (NG-RC) is a newer, more efficient variant of classical RC originating from nonlinear vector autoregression and therefore missing the randomness of classical RC. In our study, we evaluate RC and NG-RC for day-ahead energy demand predictions on four data sets and compare it to LSTMs and a naive persistence approach. We find that NG-RC outperforms all other methods when considering the root mean squared error on all data sets but struggles with very small or zero demands. Additionally, it offers a very computationally effective hyperparameter optimization and excels in replicating the inherent volatility and the erratic behavior of energy demands.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/204259/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Benchmarking Reservoir Computing for Residential Energy Demand Forecasting
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Brucke, Karolinekaroline.brucke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4510-8969NICHT SPEZIFIZIERT
Schmitz, SimonSimon.Schmitz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Köglmayr, DanielDaniel.Koeglmayr (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baur, SebastianSebastian.Baur (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1924-8009NICHT SPEZIFIZIERT
Räth, ChristophChristoph.Raeth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ansari, Esmailesmail.ansari (at) ifam.fraunhofer.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klement, PeterPeter.Klement (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7175-6145NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Juli 2024
Erschienen in:Energy and Buildings
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:314
DOI:10.1016/j.enbuild.2024.114236
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7788
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Reservoir computing, Next generation reservoir computing, Recurrent network architectures, Energy demand forecasting, LSTM
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Energiesystemdesign
HGF - Programmthema:Digitalisierung und Systemtechnologie
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemtechnologie und -analyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Energiesystemtechnologie, R - Künstliche Intelligenz, R - Maschinelles Lernen
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für KI-Sicherheit
Institut für Vernetzte Energiesysteme > Energiesystemtechnologie
Institut für Softwaretechnologie
Hinterlegt von: Brucke, Karoline
Hinterlegt am:20 Mai 2024 11:03
Letzte Änderung:12 Jun 2024 07:03

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