Machine learning for quantile regression of biogas production rates in anaerobic digesters

沼气 厌氧消化 沼气生产 可解释性 分位数 可再生能源 范畴变量 分位数回归 工程类 环境科学 计算机科学 统计 机器学习 废物管理 数学 生态学 生物 电气工程 甲烷
作者
Johannes Sappl,Matthias Harders,Wolfgang Rauch
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier]
卷期号:872: 161923-161923 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2023.161923
摘要

Anaerobic digestion is a well-established tool at wastewater treatment plants for processing raw sludge; it can also be used to generate renewable energy by harvesting biogas in anaerobic digesters. Operational parameters, such as temperature, are usually set by plant operators according to expert knowledge. To completely utilize the potential of operational management, in this study, we calibrated a novel Temporal Fusion Transformer based on six years of life-scale time series data together with categorical features such as public holidays. The model design allows for the interpretability of the output in contrast to traditional data-driven techniques, using multi-head attention. In addition to forecasting the median biogas production rates for the following seven days, our model also yields quantiles, making it less prone to strong fluctuations. We used three well-known statistical techniques as benchmarks. The mean absolute percentage error of our forecasting approach is below 8 %.

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