Energy forecasting and optimization for wastewater treatment facility: A hybrid machine learning – Metaheuristic scenario based approach

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作者
Alireza Ahmadi,Mahmood Abdoos,Ali Roghani Araghi,Amir Ali Saifoddin
出处
期刊:Energy Reports [Elsevier BV]
卷期号:15: 108940-108940 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.egyr.2025.108940
摘要

Meeting the energy demands of high-consumption facilities, such as wastewater treatment plants (WWTPs), is essential for sustainable urban growth. This study evaluates renewable energy supply strategies through three deterministic models (HOMER software) and a stochastic hybrid machine learning–metaheuristic framework. The deterministic models produced Levelized Costs of Energy (LCOE) of 0.14 $/kW and 0.284 $/kW, while the stochastic model yielded a significantly higher 8.41 $/kW, underscoring the impact of uncertainty on economic feasibility. The hybrid model revealed that battery integration is negligible unless renewable electricity purchase prices rise to 0.45 $/kW, compared to the grid price of 0.036 $/kW (with a hypothetical sellback price of 0.035 $/kW). These findings demonstrate that while deterministic models provide optimistic baselines, the stochastic approach offers a more risk-aware perspective, highlighting the importance of uncertainty modeling in WWTP energy planning. The study contributes a novel methodological framework that integrates machine learning with metaheuristic optimization, offering transferable insights for optimizing renewable integration in high-demand facilities worldwide.
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