I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   40 ,   N o .   2 N o v e m b e r   2025 ,   pp.   567 ~ 579   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 40 .i 2 . pp 567 - 579             567     Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   E v a l u a t i o n   o f   t h e   i m p a c t   o f   m a c h i n e   l e a r n i n g   o n   t h e   p r e d i c t i o n   o f   r e si d e n t i a l   e n e r g y   c o n su m p t i o n       R i c h ar   M ar t í n   M a c h ac a - C as an i ,   Lu i s   A l f r e d o   F i gu e r o a - M ayta ,   Jo e l   C o n tr e r as - N u ñ e z   F a c u l t a d   d e   I n g e n i e a ,   E s c u e l a   A c a d é m i c o   P r o fe s i o n a l   d e   In g e n i e a   E l é c t ri c a ,   U n i v e r s i d a d   Co n t i n e n t a l ,   A r e q u i p a ,   P e       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   S e p   1 20 25   R e v i s e O c t   9 20 25   A c c e pt e O c t   15 2 025       T he   o bj e c t i v e   o f   t h i s   r e s e a r c w a s   t o   c o m pa r e   t he   pe r f o r m a nc e   o f   m a c hi ne   l e a r n i ng   m o de l s   a nd   t r a d i t i o na l   s t a t i s t i c a l   m e t ho ds   f o r   t h e   p r e d i c t i o o f   r e s i de nt i a l   e ne r gy   c o ns um pt i o n,   us i ng   a   da t a s e t   w i t h   r e l e v a nt   v a r i a bl e s   s uc a s   c o ns um pt i o n,   t e m pe r a t u r e ,   t i m e   o f   da y ,   t y pe   of   ho us i ng ,   a nd  e ne r gy   us a g e   ha bi t s .   A   q ua n t i t a t i v e   a nd   c o m pa r a t i v e   m e t ho do l o gy   w a s   a pp l i e d ,   i nv o l v i ng  da t a   pr e pr o c e s s i ng ,   v a r i a b l e   e nc o di ng ,   a nd   no r m a l i z a t i o n,   a s   w e l l   a s   di v i s i o i nt o   t r a i ni ng   a nd   t e s t i ng   s e t s .   T h e   r a ndo m   f o r e s t ,   s u ppo r t   v e c t o r   m a c hi n e   ( S V M ) ,   de e n e ur a l   ne t w o r ( M L P ) ,   a n l i n e a r   r e g r e s s i o m o de l s   w e r e   t r a i n e a nd  e v a l ua t e d   us i ng   s t a nd a r d   m e t r i c s   s uc a s   m e a a b s o l ut e   e r r o r   ( M A E ) r o o t   m e a n   s q ua r e d   e r r o r   ( R M S E ) ,   a nd  R ²   o t e s t   a nd  c r o s s - v a l i da t i o s e t s .   R e s ul t s   s ho w   t h a t   S V M   a nd   l i n e a r   r e g r e s s i o a c h i e v e be t t e r   a c c ur a c y   a nd  g e ne r a l i z a t i o c a p a bi l i t y ,   w hi l e   r a ndo m   f o r e s t   a nd   t h e   de e p   ne ur a l   ne t w o r e xh i b i t e l o w e r   e xp l a n a t o r y   po w e r ,   r e f l e c t e d   i n   ne g a t i v e   R ²   v a l ue s .   U s i ng   t h e   t r a i ne d   m o de l s ,   a   pr o j e c t i o o f   r e s i de n t i a l   e ne r gy   c o ns um pt i o f o r   t h e   202 6 20 30   pe r i o d   w a s   pe r f o r m e d,   r e v e a l i ng   a   g e ne r a l l y   i nc r e a s i ng   t r e nd   a c r o s s   a l l   m o de l s ,   a l t ho ug w i t h   di f f e r e nc e s   i t he   m a g ni t ud e   o f   t he   p r e d i c t i o ns .   I c o nc l us i o n,   un de r   t he   c u r r e nt   c o ndi t i o ns ,   t r a di t i o na l   m o de l s   de m o ns t r a t e   g r e a t e r   r o bus t ne s s ,   h i g hl i g h t i ng   t h e   ne e d   t o   t a i l o r   a l g o r i t hm   s e l e c t i o t o   t h e   d a t a   c o nt e x t .   T h e s e   p r o j e c t i o ns   pr o v i de   a   v a l ua b l e   t o o l   f o r   f ut u r e   e ne r g y   pl a nn i ng .   Ke y w or d s :   A ppl i e a r t i f i c i a l   i nt e l l i ge n c e   E n e rgy   pr e di c t i o n   M a c hi n e   l e a rni n g   P r e di c t i v e   m o de l s   R e s i de n t i a l   c o n s u m pt i o n   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   R i c h a M a rt í M a c h a c a - Ca s a n i   F a c ul t a de   I n ge n i e r í a ,   E s c ue l a   A c a m i c o   P r o fe s i o n a l   de   I nge n i e r í a   E l é c t r i c a   U n i v e r s i da d   Co n t i n e nt a l   A r e qui p a ,   P e r ú   E m a i l :   73025 874 @ c o n t i n e n t a l . e du. pe       1.   I N TR O D U C TI O N   R e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um pt i o n   r e p r e s e nt s   a   c ruc i a l   c ha l l e n ge   i t h e   p l a nni ng  a nd  o pe ra t i o n   o m o de rn  e l e c t ri c a l   s y s t e m s .   I t h e   c o n t e xt   o f   A r e qui pa ,   t h e   e l e c t r i c i t y   s e c t o r   ha s   e xpe r i e n c e n o t a b l e   c h a nge s   i n   i t s   e n e r gy   m a t ri x.   A c c o r di n t o   t h e   A r e qu i pa   C h a m b e r   o f   Co m m e r c e   [1],   b e t w e e n   J a n ua r y   a n S e pt e m b e r   2023,   h y dr o e l e c t r i c   e n e rgy   r e pr e s e nt e 6 3. 9 o f   t o t a l   pr o duc t i o n ,   w h i l e   i n   20 24   i t   r o s e   t o   82. 6 %,   a c c o m pa ni e by   gr o w t h   i s o l a ge n e ra t i o n .   T hi s   v a r i a b i l i t y   hi g h l i g ht s   t h e   n e e f o r   p r e d i c t i v e   m o de l s   c a pa b l e   of   a da p t i ng  t o   c ha n ge s   i ge n e ra t i o n   a n d   de m a n d .   A ddi t i o na l l y ,   t h e   A r e qu i pa   E l e c t ri c a l   S y s t e m   a c c o un t s   f o r   80. 55 o f   t h e   r e gi o n' s   t o t a l   c o n s um pt i o n ,   m a i nl y   c o n c e nt r a t e i n   u r b a n   a r e a s   [2] ,   po s i n a ddi t i o na l   c h a l l e n ge s   f o r   a c c u r a t e   f o r e c a s t i ng.   T h i s   r e s e a r c b e gi n s   w i t h   t h e   f o l l ow i n g   p r o b l e m :   h o w   e ff e c t i v e   a r e   m a c hi n e   l e a rni n g   m o de l s   c o m pa r e t o   t ra di t i o na l   s t a t i s t i c a l   m e t h o ds   i n   p r e di c t i ng  r e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um p t i o i P e r uv i a u r b a n   c o n t e xt s ?   T hi s   que s t i o a ri s e s   f r o m   t h e   g r o w i n g   c ha l l e nge   o f   e ff i c i e n t l y   m a na gi ng   e n e r gy   de m a nd   i r e s i de n t i a l   s e t t i n gs ,   p a r t i c ul a rl y   i r e gi o n s   s uc h   a s   A r e qu i pa ,   w h e r e   i n t e n s i v e   u r b a n i z a t i o a nd   c o n s u m pt i o Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 :   567 - 579   568   v a r i a b i l i t y   de m a n a c c ur a t e   a n a d a pt a b l e   pr e di c t i o n   t o o l s .   P r e v i o us   s t udi e s   h a v e   s h o w n   s i g n i f i c a nt   p r o g r e s s   i n   t h e   us e   o f   m a c h i n e   l e a rn i ng  a l go ri t hm s   t o   e s t i m a t e   e n e r g y   c o n s um pt i o n   i n   de v e l o pe c o un t r i e s ;   h o w e ve r ,   t h e r e   i s   a   l a c o f   e m pi ri c a l   r e s e a r c i l o c a l   c o n t e xt s   t ha t   di r e c t l y   c o n t ra s t s   t h e s e   m e t h o ds   w i t t r a d i t i o na l   a pp r o a c h e s   s uc a s   l i n e a r e g r e s s i o o a ut o r e gr e s s i v e   i n t e gra t e d   m o v i ng  a v e r a ge   ( A R IM A )   m o de l s .   T h e   c e n t r a l   t h e s i s   a rgue s   t h a t ,   a l t h o ug m a c hi n e   l e a rni n g   m o de l s   c a o ff e r   s i g ni f i c a n t   i m p r o v e m e n t s   i e n v i r o n m e n t s   w i t c o m pl e x   a nd   a b u n da nt   da t a ,   t h e i e ffe c t i v e n e s s   i l o c a l   c o nt e xt s   w i t l i m i t e da t a   c r i t i c a l l y   de pe n ds   o t h e   q ua l i t y   of   t h e   i n f o r m a t i o a n d   t h e   p r e c i s e   t u ni n g   o f   t h e   m o de l s .   T h e   m a i t h e m e   o f   t he   re s e a r c i s   t h e   e v a l u a t i o o f   t h e   i m p a c t   o f   m a c hi ne   l e a rni ng   m o de l s   o t he   p r e di c t i o o f   re s i de nt i a l   e n e rgy   c o n s u m p t i o n,   c o m p a r e d   t o   t ra d i t i o na l   s t a t i s t i c a l   m e t ho ds .   T h e   p ro po s e a pp r o a c s e e ks   t o   a pp l y   a l go ri t hm s   s uc a s   ra nd o m   f o r e s t ,   X G B o o s t ,   a nd   n e u ra l   ne t w o r k s   t o   a   s e t   o f   hi s t o ri c a l   d a t a   i o rde t o   c o m p a r e   t he i p re d i c t i v e   a c c u ra c y   a g a i ns t   c l a s s i c a l   m o de l s   s uc a s   A R I M A   a nd   l i ne a r e g re s s i o n.   M e t ri c s   s uc a s   m e a a b s o l u t e   e rr o ( M A E ) r o o t   m e a s qu a re d   e rr o (R M S E ) ,   a nd   R ²   a re   us e t o   i de nt i f y   w h i c m o de l   o f f e r s   t he   g re a t e s t   a c c u ra c y   a nd   re l i a b i l i t y .   F u rt he rm o re ,   t h e   p ra c t i c a l   a p pl i c a b i l i t y   o t h e s e   m o de l s   i r e a l   s c e na ri o s   o f   r e s i de nt i a l   e n e rgy   p l a nni ng   i s   a na l y z e d ,   p r o m o t i ng   t he i us e   t o   o p t i m i z e   c o n s u m p t i o m a na ge m e nt   i u rb a e n v i r o nm e nt s .   L oc a l l y   a n na t i o na l l y ,   t h e r e   i s   a   s i g n i f i c a n t   a b s e n c e   o f   r e s e a r c i nt e gra t i n g   m a c hi n e   l e a rni n g   t e c hn i q ue s   t o   m o de l   r e s i de nt i a l   e n e r gy   c o n s um p t i o n,   w i t e xi s t i ng  s t u di e s   l i m i t e t o   t r a d i t i o n a l   f o r e c a s t i n g   a pp r o a c h e s   b a s e o po l y n o m i a l   f un c t i o n s   o r   s t a t i s t i c a l   p r o j e c t i o n s   [2] [ 3] .   M a c hi n e   l e a rn i ng   (M L )   i s   a   s ub di s c i pl i n e   o f   a rt i f i c i a l   i nt e l l i ge n c e   t ha t   de v e l o ps   a l go r i t h m s   c a p a b l e   of   l e a rn i ng   p a t t e rn s   f r o m   d a t a   a nd   m a ki ng   p r e di c t i o n s   o de c i s i o n s   w i t h o ut   e xpl i c i t   p r o g r a m m i n g   [4 ].   I t s   i m po rt a n c e   h a s   g r o w n   i s e c t o r s   s uc a s   e n e rgy ,   w h e r e ,   a c c o r di n g   t o   [5] ,   i t s   dy n a m i c   a d a p t a b i l i t y   i m p r o v e s   c o n s um pt i o n   f o r e c a s t i n a n d   s us t a i n a b i l i t y .   M L   t y pe s   i n c l ude   s upe r v i s e l e a rni n g ,   a ppl i e i e n e r gy   pr e di c t i o us i ng  v a r i a b l e s   s uc a s   t e m pe ra t u r e   a nd  c o n s u m pt i o h a b i t s   [6] ;   u n s upe r v i s e l e a rn i n g,   w hi c i de nt i f i e s   hi dde n   p a t t e rn s ;   a n d   r e i n f o r c e m e n t   l e a rn i ng,   s t i l l   e m e r g i n i n   t h e   s e c t o r .   A ppl i c a t i o n s   i e l e c t ri c a l   s y s t e m s   i n c l ude   de m a n f o r e c a s t i n [7 ],   p r e d i c t i v e   m a i nt e n a n c e   [8],   a n e a r l y   f a ul t   de t e c t i o n   [6] .   D e s pi t e   i t s   a dv a n c e s ,   M L   f a c e s   c h a l l e nge s   s uc a s   t h e   n e e f o r   l a r ge   v o l um e s   o f   qua l i t y   da t a ,   b i a s ,   a nd  i n t e r p r e t a b i l i t y   i s s ue s   [9].   T h e   r e c e n t   r e c o gn i t i o o f   G e off r e y   H i n t o n   w i t t h e   N o b e l   P r i z e   i P h y s i c s   hi g h l i g ht s   i t s   s c i e nt i f i c   i m p a c t   [ 10].   I t h i s   c o n t e xt ,   M L   s i g n i f i c a nt l y   c o n t ri b ut e s   t o   o ur  r e s e a r c by   off e r i ng  m o r e   a c c ura t e   t o o l s   t pr e di c t   r e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um pt i o n ,   s u r p a s s i n g   t h e   l i m i t a t i o n s   o f   t ra d i t i o n a l   s t a t i s t i c a l   m e t h o ds   a nd  e n a b l i ng  m o r e   e f f i c i e n t   a nd  s us t a i na b l e   e n e r gy   m a na ge m e n t .   R e s i de n t i a l   e n e rgy   c o n s um pt i o n   f o r e c a s t i n g   i s   e s s e nt i a l   f o r   t h e   e f f i c i e n t   p l a nni n g   o f   e l e c t r i c a l   s y s t e m s ,   e n a b l i n g   t h e   o pt i m i z a t i o n   o f   ge n e r a t i o n ,   di s t ri b ut i o n,   a n s t o r a ge ,   a s   w e l l   a s   m i ni m i z i n g   c o s t s   a n d   e m i s s i o n s   [11] .   F a c t o r s   s uc a s   c l i m a t e ,   h o us i n g   t y pe ,   c o n s um pt i o h a b i t s ,   a n d   dy n a m i c   e l e c t r i c i t y   t a r i f f s   s i g n i f i c a n t l y   i n f l ue n c e   c o n s um pt i o n   p a t t e rn s   [12] .   T ra d i t i o n a l l y ,   s t a t i s t i c a l   m e t h o ds   l i ke   m u l t i pl e   l i n e a r   r e g r e s s i o n ,   A R IM A ,   a n d   S A R IM A   h a v e   b e e n   us e f o t hi s   t a s [13] ,   [14] ;   h o w e ve r ,   t h e y   ha v e   l i m i t a t i o n s   i n   c a pt u r i ng  n o n l i n e a r e l a t i o n s h i ps   a nd  a b r up t   v a ri a t i o n s .   A dv a n c e s   i m a c hi n e   l e a rn i ng  ha v e   o ve r c o m e   t h e s e   b a rr i e r s   us i ng   a rt i f i c i a l   n e u ra l   n e t w o r ks ,   ra n do m   f o r e s t s ,   a n d   s uppo r t   v e c t o r   m a c h i n e s ,   a c hi e v i n g   a   s i g ni f i c a n t   r e duc t i o i p r e d i c t i o e rr o r s   a n d   g r e a t e a d a pt a b i l i t y   [15].   S t u di e s   s uc a s   [ 16]   de m o n s t r a t e d   t ha t   h y b r i m o de l s   i n c o r po r a t i ng  m e t e o r o l o gi c a l   da t a   c a n   r e duc e   R M S E   by   m o r e   t ha n   1 5%  c o m pa r e d   t o   t ra di t i o na l   m o de l s .   N e v e r t h e l e s s ,   c h a l l e n ge s   s uc a s   d a t a   qu a l i t y ,   ge ne r a l i z a t i o n   c a pa c i t y ,   a n d   m o de l   i nt e r p r e t a b i l i t y   pe r s i s t   [17] .   T h us ,   m a c hi n e   l e a rni n g - b a s e e n e r gy   pr e di c t i o n   i s   a   ke y   a dv a n c e m e n t   t o w a r s m a rt e r,   m o r e   r e s i l i e nt ,   a nd  s us t a i n a b l e   e l e c t ri c a l   s y s t e m s .   A t   t h e   n a t i o n a l   l e v e l ,   P e r ha s   s h o w n   g r o w i n i nt e r e s t   i a ppl y i n m a c h i n e   l e a rni n g   t e c hni que s   t o   e n e r gy   c o n s um pt i o n   p r e d i c t i o n.   A   r e c e nt   s t u dy   pr o po s e a   s e c o n d - de gr e e   po l y n o m i a l   f u n c t i o m o de l   t o   fo r e c a s t   t h e   c o unt r y ' s   e l e c t r i c i t y   c o n s um pt i o by   2030   [3] ,   a i m i n g   t o   p r o v i de   de c i s i o n - m a ke r s   w i t t o o l s   t o   f a c e   e m e r gi n g   c ha l l e n ge s   r e l a t e t o   e n e r gy   c o n s um pt i o n.   F u rt h e r m o r e ,   t h e   R e s i de n t i a l   E n e r gy   Co n s um pt i o n   a n U s a ge   S ur v e y   (E R CU E 2019 2020  b y   O S IN E R G M IN   [2]  p r o v i de s   de t a i l e d a t a   o r e s i de nt i a l   c o n s um pt i o pa t t e rn s ,   e s s e nt i a l   f o r   de v e l o pi n g   p r e di c t i v e   m o de l s   t h a t   r e f l e c t   r e gi o n a l   r e a l i t i e s .   H ow e ve r ,   n o   i n de xe j o urn a l   pub l i c a t i o n s   i t h e   f i e l ds   o f   e l e c t r i c a l   e n gi n e e r i n g   o c o m put e s c i e n c e   w e r e   f o un na t i o n a l l y   us i n M L   m o de l s   l i ke   n e u ra l   n e t w o r ks ,   ra n do m   f o r e s t s ,   o r   s uppo rt   v e c t o r   m a c h i n e s   t o   c o m pa r e   t h e i r   pe r f o r m a n c e   w i t h   t r a d i t i o n a l   m e t h o ds   i n   t h e   r e s i de n t i a l   c o n t e xt .   T h i s   g a o f fe r s   a   s i g ni f i c a nt   o ppo r t u ni t y   t ge n e ra t e   n e w   a n r e l e v a nt   k n o w l e dge ,   c o n t ri b ut i n g   t o   t e c hn o l o gi c a l   i nn o v a t i o n   a n t h e   o pt i m i z a t i o n   o na t i o n a l   e n e r gy   pl a nn i ng  i a   c o n t e xt   o f   gr o w i n d i gi t i z a t i o a n d   d a t a   a n a l y s i s .   Int e rna t i o na l l y ,   r e s i de nt i a l   e n e r gy   c o n s um pt i o n   f o r e c a s t i n g   ha s   b e e n   e xt e n s i v e l y   e xpl o r e us i n g   m a c h i n e   l e a rni n g   a pp r o a c h e s .   In   G o r z a ł c z a n y   a n d   R udz i ń s k i   [18]   a i m e d   t o   a c c ura t e l y   p r e di c t   e n e r gy   c o n s um pt i o n   i U . S .   r e s i de n t i a l   b ui l d i n gs ,   di f f e r e n t i a t i n b e t w e e n   a p a rt m e n t s   a n s i n gl e - f a m i l y   h o us e s   w i t m o de l s   de v e l o pe us i n g   L i g h t G B M   a n d   C a t B o os t ,   i de n t i f y i n ke y   v a r i a b l e s   l i ke   f l o o r   a r e a ,   h e a t i ng   t y pe ,   a n d   c l i m a t i c   c o n d i t i o n s   t hr o ug h   S H A P .   T hi s   s t udy   h i g hl i g ht s   t h e   i m po r t a n c e   o f   t a i l o r e m o de l s   f o r   e a c b ui l d i n g   t y p e   a n d   t h e   e xpl a n a t o r y   a na l y s i s   of   pr e di c t i v e   v a r i a b l e s .   Cu i   e t   al .   [ 19]  a ppl i e a X G B oo s t - b a s e m o de l   i n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E v a l uat i on   of   t he   i m pa c t   of   m a c hi n e   l e ar ni ng   on   t h e   pr e d i c t i on     ( R i c har   Mar t í n   Ma c hac a - Cas an i )   569   ur b a c o n t e xt s   i P h i l a de l p hi a ,   i nt e g r a t i n g   s o c i o e c o n o m i c   a nd   t e rr i t o r i a l   da t a ,   c o nt r i b ut i ng   t o   l o c a l i z e e n e r gy   pl a nni n g   w i t de t a i l e s p a t i a l   a n a l y s i s .   M a n o h a ra e t   al .   [20]   p r o po s e a   h y b r i d   a pp r o a c c o m b i n i ng  f uz z y   rul e   s y s t e m s   o pt i m i z e w i t t h e   S P E A a l go r i t hm ,   a c h i e v i n g   a   r e m a rka b l e   b a l a n c e   b e t w e e a c c ura c y   a n d   t ra n s pa r e n c y .   In   G o rz a ł c z a n y   a n R udz i ń s ki   [18]   a n d   O l u - A j a y i   e t   a l .   [21]   e v a l ua t e m ul t i pl e   M L   t e c hni que s   f o r   e a rl y - s t a ge   r e s i de n t i a l   b ui l di n g   de s i g n ,   e m p ha s i z i n g   t h e   e ff e c t i v e n e s s   of   de e n e ura l   n e t w o r ks   (D N N i f o r e c a s t i n f ut u r e   e n e r gy   us e .   S a l i hi   e t   a l .   [2 2]  f o c us e o n   b ui l d i n gs   i nt e gra t e d   w i t h   p ha s e   c ha n ge   m a t e r i a l s   (P CM ) ,   us i n g   m o de l s   s uc h   a s   A N N ,   M L R ,   G A M ,   S V R ,   a n d   D T   t ra i n e w i t h   E n e rg y P l us   a n d   J E pl us   s i m ul a t i o da t a ,   w i t A N N   o ut pe r f o r m i n g   o t h e r s   (R ² > 0 . 99) .   T h i s   s u ppo r t s   t h e   us e f ul n e s s   o f   i n t e l l i ge n t   m o de l s   f o r   i nn o v a t i v e   c o n s t r uc t i o n   t e c hn o l o gi e s   t o   i m p r o v e   e n e r gy   e ff i c i e n c y .   S i m i l a rl y ,   Z h a n e t   al .   [2 3]  de v e l o pe pr e di c t i v e   m o de l s   f o r   hi g h - ri s e   h o t e l s   i G ua ngz h o u,   w h e r e   qua d r a t i c   po l y n o m i a l   r e g r e s s i o p r o v e pa r t i c ul a rl y   a c c ur a t e   a nd  s t a b l e .   T r uo n g   e t   al .   [2 4]  p r o po s e a   n o v e l   de e n e u r a l   n e t w o r a l go ri t hm   t o   p r e di c t   h o u r l y   e n e rg y   c o n s um pt i o b a s e o o c c upa n c y   ra t e s   i r e s i de nt i a l   s e t t i ngs ,   a c h i e v i n g   a   de t e rm i na t i o c o e ff i c i e n t   o f   97. 5%  a n d   a   v e r y   l ow   R M S E ,   s u r pa s s i ng   X G B oo s t   a n m u l t i pl e   l i n e a r e g r e s s i o n T r uo ng  e t   a l .   [24]   de v e l o pe a   PSO - o pt i m i z e d   s t a c ki n g   m o de l   c o m b i n e d   w i t h   S O M   f o r   d i m e n s i o n a l i t y   r e duc t i o n,   a c h i e v i ng  9 5. 4 h e a t i ng  c o n s um pt i o n   p r e di c t i o n   a c c ur a c y   a n i de nt i fy i n c r i t i c a l   v a r i a b l e s   us i ng  c a us a l   i n f e r e n c e   a nd  S H A P .   M o um e n   e t   al .   [ 25]  c o n duc t e a   l a r ge - s c a l e   a n a l y s i s   w i t ov e r   2. 0 m i l l i o n   r e c o r ds   s t o r e i M o n go D B ,   w h e r e   G r a d i e nt   B o o s t i n e m e r ge a s   t h e   m o s t   e ff e c t i v e   m o de l ,   v a l i da t i n g   t h e   v i a b i l i t y   of   m a s s i v e   n o n - r e l a t i o n a l   d a t a b a s e s   fo r   r e s i de nt i a l   e n e r gy   pr e di c t i o n.   F a y a z   a n d   K i m   [26]   p r o po s e a   f o ur - pha s e   p r e di c t i o n   m e t h o do l o g y   us i n g   de e e xt r e m e   l e a rni n g   m a c h i n e   (D E L M ),   o ut pe r f o r m i n g   A N N   a n d   A N F IS   f o r   w e e kl y   a n m o nt h l y   h o u r l y   pr e di c t i o n s ,   r e i n f o r c i n g   t h e   r e l e v a n c e   o f   us i n o pt i m i z e de e a r c h i t e c t u r e s .   A l t o ge t h e r ,   t h e s e   i nt e rna t i o na l   s t ud i e s   s uppo rt   o u r   r e s e a r c p r o po s a l ,   de m o n s t ra t i ng  t h a t   m a c h i n e   l e a rn i ng,   p a r t i c u l a rl y   t hr o ug e xpl a i na b l e   a n d   i nt e r p r e t a b l e   m o de l s ,   c a s i g n i f i c a n t l y   e n ha n c e   r e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um p t i o n   p r e di c t i o n s   by   c o n s i de r i ng  b ui l d i n c h a ra c t e ri s t i c s ,   c l i m a t i c   c o n di t i o n s ,   o c c upa n c y   b e h a v i o r s ,   a n t e c hn o l o gi c a l   i nn o v a t i o n s .   W i t h i t hi s   c o n t e xt ,   t h e   p r e s e n t   s t udy   pr o po s e s   t o   e v a l ua t e   t h e   i m p a c t   o f   m a c h i n e   l e a rn i ng   o r e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um pt i o p r e di c t i o c o m pa r e d   t o   t ra di t i o na l   s t a t i s t i c a l   m e t h o ds .   A l go r i t h m s   s uc a s   R a n do m   F o r e s t ,   s uppo r t   v e c t o r   m a c h i n e   ( SVM ) ,   a n d   n e u r a l   n e t w o r ks   w i l l   b e   e m pl oy e d,   w i t pe r f o r m a n c e   e v a l ua t e t hr o ug h   m e t ri c s   s uc h   a s   M A E ,   R M S E ,   a n R ² .   P ub l i c   r e s i de nt i a l   e n e r gy   c o n s um p t i o da t a s e t s   w i l l   b e   p r o c e s s e us i n g   pl a t f o r m s   l i ke   P y t h o n.   A   qua nt i t a t i v e ,   n o n - e xpe r i m e nt a l ,   c o m pa r a t i v e ,   a n d   c r o s s - s e c t i o n a l   m e t h o do l o g i c a l   a pp r o a c w i l l   b e   a do pt e d,   e na b l i n g   m o de l   pe r f o r m a n c e   a n a l y s i s   w i t h o ut   e xpe ri m e n t a l   v a r i a b l e   m a ni pu l a t i o n .   T h e   i nn o v a t i o n   o f   t hi s   s t u dy   l i e s   i t h e   s y s t e m a t i c   i n c o r po ra t i o o f   m a c h i n e   l e a rni n g   a l go ri t hm s   f o r   pr e di c t i n g   r e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um p t i o w i t hi t h e   P e r uv i a c o nt e xt a a r e a   t h a t   r e m a i n s   l a rge l y   un e xp l o r e i n   a c a de m i c   r e s e a r c h .   T hi s   i n v e s t i ga t i o n   a i m s   n o t   o n l y   t o   c o n t r i b ut e   t o   t h e   t h e o r e t i c a l   f ra m e w o r of   e n e rgy   c o n s um p t i o p r e d i c t i o b ut   a l s o   t o   p r o v i de   p ra c t i c a l   t o o l s   t o   i m p r o v e   e n e r gy   e ff i c i e n c y   i n   e m e r gi ng  r e s i de n t i a l   s e t t i n gs   s uc a s   A r e qui p a   a n d   s o ut h e rn  P e ru.   A   c o m pa ra t i v e   e v a l ua t i o n   i s   p r o po s e d   b e t w e e n   m a c h i n e   l e a rni n g   m o de l s   a nd  c l a s s i c a l   s t a t i s t i c a l   m e t h o ds   f o r   p r e d i c t i n g   r e s i de n t i a l   e n e rg y   c o n s um pt i o n ,   us i ng  r e a l   h o us e h o l d   us e d a t a   f r o m   t h e   A r e qu i pa   r e gi o n ,   P e ru.   T h e   m a i n   c o nt r i b ut i o n s   o f   t h i s   w o r a r e :   i t h e   a p pl i c a t i o n   o f   a   r e pl i c a b l e   m e t h o do l o gi c a l   a pp r o a c b a s e o n   o bj e c t i v e   e v a l ua t i o c ri t e r i a ;   ii t h e   p r o v i s i o n   o f   e m pi ri c a l   e v i de n c e   r e g a r di ng  t h e   r e l a t i v e   pe r f o r m a n c e   o f   m o de r v e r s us   t r a di t i o na l   m o de l s ;   a nd  i i i )   t h e   e s t a b l i s hm e nt   o f   a   us e f ul   b a s e l i n e   f o r   f ut u r e   r e s e a r c o n   e n e r gy   e ff i c i e n c y   i n   s i m i l a u r b a n   c o nt e xt s .   T h e s e   c o n t r i b ut i o n s   a r e   r e f l e c t e i n   t h e   de t a i l e a n a l y s i s   of   t h e   e xpe r i m e nt a l   de s i g n ,   da t a   p r o c e s s i n g   a nd  v a l i da t i o n ,   a s   w e l l   a s   i t h e   di s c us s i o o f   r e s ul t s   a n d   f ut ur e   i m p l i c a t i o n s .   T h e   s t ruc t u r e   o f   t h e   a rt i c l e   i s   o rga ni z e d   a s   f o l l ow s :   s e c t i o n   2   de s c r i b e s   t h e   m e t h o do l o g y   us e d,   de t a i l i n t h e   da t a ,   m o de l s ,   a nd  e v a l ua t i o n   p r o c e dur e s ;   s e c t i on   p r e s e n t s   a n d   a na l y z e s   t h e   c o m pa r a t i v e   r e s ul t s   ob t a i n e d;   s e c t i o c ri t i c a l l y   di s c us s e s   t h e   f i ndi n gs   i r e l a t i o t o   t h e   p r e v i o us   l i t e ra t u r e ;   a n d   f i n a l l y ,   s e c t i o n   off e r s   t h e   c o n c l us i o n s   a n po s s i b l e   f ut ur e   r e s e a r c h   di r e c t i o n s .       2.   M ET H O D   2. 1 .     R e s e ar c h   m e th o d   T h i s   s t udy   a do pt s   a   qu a n t i t a t i v e   a pp r o a c h ,   o r i e n t e t o w a r t h e   n um e r i c a l   a n o b j e c t i v e   a n a l y s i s   of  da t a   t hr o ug h   c o m put a t i o n a l   t e c hni que s .   A c c o r di ng  t o   S a m pi e r i   e t   a l .   [2 7],   t hi s   a pp r o a c a l l o w s   fo r   t h e   e s t a b l i s hm e nt   o f   m e a s ura b l e   a n c o m pa ra b l e   r e l a t i o n s h i ps ,   f a c i l i t a t i ng  t h e   r e pl i c a b i l i t y   of   f i n di n gs .   I n   t h i s   c a s e ,   s upe r v i s e m a c h i n e   l e a rn i ng  m o de l s   w e r e   a ppl i e t o   pre di c t   r e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um p t i o n,   c o m pa ri n g   t h e i r   pe r f o r m a n c e   w i t t ra d i t i o n a l   s t a t i s t i c a l   m e t h o ds .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 :   567 - 579   570   2 .2 .     R e s e ar c h   l e v e l   an d   typ e   T h i s   i s   a n   a ppl i e d - l e v e l   r e s e a r c h,   a s   i t   a i m s   t o   a dd r e s s   a   p ra c t i c a l   p r o b l e m :   i m p r o v i n g   t h e   p r e d i c t i o of   e n e r gy   c o n s um pt i o n   i n   r e s i de n t i a l   a r e a s   t o   e n a b l e   b e t t e pl a nni n g   a nd  e n e rgy   m a na ge m e n t .   A c c o r di ng  t T a m a y o   [28],   a pp l i e r e s e a r c h   ge n e r a t e s   us e f ul   kn o w l e dge   t ha t   i s   di r e c t l y   t ra n s f e r a b l e   t o   o pe r a t i o na l   s e t t i n gs .   F urt h e rm o r e ,   t h e   r e s e a r c h   i s   c o rr e l a t i o na l - c o m pa r a t i v e   i n a t u r e ,   a s   i t   a na l y z e s   t h e   r e l a t i o n s h i b e t w e e n   t h e   t y p e   of   pr e di c t i v e   m o de l   us e a nd  t h e   a c c ura c y   of   i t s   p r e d i c t i o n s ,   c o m pa ri n g   m a c hi n e   l e a rn i ng  a l go r i t h m s   w i t t ra di t i o na l   s t a t i s t i c a l   a pp r o a c h e s   [ 29] .     2 . 3 .     R e s e ar c h   d e s i gn   T h e   a do pt e de s i g i s   n o n - e xpe ri m e n t a l ,   c r o s s - s e c t i o n a l ,   a n c o m pa ra t i v e ,   c h a ra c t e r i z e by   t h e   fo l l ow i n g:     N o n - e xpe r i m e n t a l :   v a r i a b l e s   w e r e   n o t   i nt e n t i o n a l l y   m a n i pul a t e d;   i n s t e a d,   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   m o de l s   w a s   ob s e r v e o n   hi s t o r i c a l   da t a .     Cr o s s - s e c t i o n a l :   d a t a   w a s   c o l l e c t e a n d   a na l y z e a t   a   s i ngl e   po i n t   i t i m e .     Co m pa r a t i v e :   d i f fe r e n c e s   i p r e di c t i v e   pe r f o r m a n c e   w e r e   e v a l ua t e b e t w e e n   m a c h i n e   l e a rni n g   m o de l s   a n t r a di t i o na l   s t a t i s t i c a l   m e t h o ds   (s uc a s   l i n e a r   r e g r e s s i o a n d   A R IM A ).     2 . 4 .     P o p u l ati o n   an d   s am p l e   2 . 4 .1 P o p u l ati o n   T h e   po pul a t i o c o n s i s t s   o f   1, 0 00  hi s t o r i c a l   r e c o r ds   o f   r e s i de nt i a l   e n e r gy   c o n s um pt i o f r o m   t h e   P i e dra   S a nt a   n e i g h b o rh o o (f i r s t   s t a ge ) ,   l o c a t e i t h e   A r e q ui pa   r e gi o n.   E a c h   r e c o r i n c l u de s   v a r i a b l e s   s uc h   a s :   a m b i e nt   t e m pe r a t u r e ,   t i m e   o f   da y ,   t y pe   of   h o us i n g ,   n u m b e r   of   oc c upa n t s ,   c o n s um pt i o n   ha b i t s ,   a n d   da i l y   e l e c t r i c i t y   c o n s um pt i o n   r e a di n gs   (kW h ) .       2 . 4 . 2.   S am p l e   S i m pl e   ra n do m   s a m pl i n g   w a s   a ppl i e d,   r e s ul t i n g   i a   s a m pl e   of   200   us e r s ,   e n s u ri n g   a   r e p r e s e n t a t i v e   di s t r i b ut i o n .   T h e   i n c l us i o c ri t e r i a   w e r e :   r e c o r ds   w i t h   a t   l e a s t   95 o f   c o m pl e t e   da t a   a nd  t h e   p r e s e n c e   o f   ke y   v a r i a b l e s   s uc h   a s   e l e c t r i c i t y   c o n s um pt i o n,   t i m e ,   t e m pe r a t u r e ,   a n d   h o us i n t y pe .   T h e   e xc l us i o c ri t e r i a   w e r e :   i n c o m pl e t e   da t a   o r   e x t r e m e   e rr o r s   (v a l ue s   o ut s i de   p h y s i c a l l y   pl a us i b l e   ra n ge s a nd  r e c o r ds   w i t f o r m a t t i ng  i n c o n s i s t e n c i e s   o r   d upl i c a t e s .     2 . 5 .   D ata   c o l l e c ti o n   te c h n i q u e s   an d   i n s t r u m e n ts   T h e   da t a b a s e   w a s   pr o v i de i n   . c s v   fo r m a t   a n p r o c e s s e d   us i n t h e   f o l l ow i n P y t h o n   l i b ra r i e s :   P a n da s   (da t a   p r o c e s s i n g) ,   S c i k i t - l e a rn  (m o de l i n g ),   X G B oo s t ,   a nd  S t a t s m o de l s .   N o   s u r v e y s   o r   p h y s i c a l   i n s t r u m e nt s   w e r e   us e d,   a s   t h e   s t udy   r e l i e e n t i r e l y   o n   di gi t a l   s e c o n da r y   da t a .   D a t a   p r e p r o c e s s i n i n c l u de d:   r e m o v a l   o f   i n c o m pl e t e   r e c o r ds ,   n o r m a l i z a t i o o f   num e r i c a l   v a r i a b l e s ,   a n d   e n c o di n g   o f   c a t e go r i c a l   v a ri a b l e s .   T h e   i n s t r u m e nt s   us e w e r e :     P y t h o s c r i pt s   f o r   do w n l o a di n g,   c l e a ni n g,   a n p r o c e s s i n d a t a   (P a n da s ,   N u m P y ) .     M a c hi n e   l e a rni n g   m o de l s :   r a ndo m   f o r e s t ,   S V M ,   n e u ra l   n e t w o r ks .     E v a l ua t i o n   m e t r i c s :   M A E ,   R M S E ,   R ² .     P r o gra m m i n e n v i r o nm e nt s :   G o o gl e   Co l a b   fo r   t ra i ni n g   t h e   m o de l s .     2 . 6 .     R e s e ar c h   p r o c e d u r e s   2 . 6 .1 C h r o n o l o gi c al   r e s e ar c h   f l o w   a)   D a t a   a c qu i s i t i o n:   d o w n l o a hi s t o r i c a l   e n e r gy   c o n s um pt i o da t a s e t s .   b)   D a t a   pr e p r o c e s s i n g:     R e m o v a l   of   n u l l   v a l ue s .     E n c o di n g   c a t e go ri c a l   v a r i a b l e s   (O n e - H o t   E n c o di n g) .     N o r m a l i z a t i o o f   n u m e ri c a l   v a r i a b l e s   (M i n - M a S c a l i n g) .     c)   D a t a s e t   d i v i s i o n:     70%  o f   t h e   da t a   f o r   t ra i ni n g .     30%  o f   t h e   da t a   f o r   t e s t i n g.     d)   M o de l   tr a i ni n g :   T h e   f o l l ow i n g   m o de l s   w i l l   b e   i m p l e m e nt e a n d   f i n e - t u n e d:     R a n do m   fo r e s t   [3 0].     S uppo r t   v e c t o r   m a c h i n e   [31] .     D e e n e u r a l   n e t w o r [ 32].     T r a d i t i o n a l   m o de l s :   l i n e a r e g r e s s i o n   a n d   A R IM A   [33] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E v a l uat i on   of   t he   i m pa c t   of   m a c hi n e   l e ar ni ng   on   t h e   pr e d i c t i on     ( R i c har   Mar t í n   Ma c hac a - Cas an i )   571   e)   G e n e ra l   ps e udo c o de   pr o c e dur e :   plaintext   Cop y   Edit   Start     Download dataset     Preprocess data     Split data into training and testing sets     For each model in [Random Forest, SVM, Deep Neural Network, ARIMA, Linear Regression]:     Tune hyperparameters using cross - validation     Train model with training data     Evaluate model with testing data using MAE, RMSE, and R²     Compare all model metrics   End   f)   Mo de l   ev a l ua t i o n:   T h e   f o l l ow i n g   m e t ri c s   w i l l   b e   c a l c ul a t e d:     M A E :   M e a a b s o l ut e   e rr o r .     R M S E :   R oo t   m e a n   s q ua r e d   e rr o r .     R ² :   Co e ff i c i e n t   o f   de t e r m i n a t i o n.   g)   R e s ul t s   co m pa r i s o n   T h e   r e s ul t s   o f   t h e   M L   m o de l s   w i l l   b e   c o n t ra s t e a ga i n s t   t ra di t i o na l   s t a t i s t i c a l   m e t h o ds ,   e v a l ua t i ng  i m p r o v e m e n t s   i n   p r e c i s i o n   a n d   ge n e ra l i z a t i o n .     2 . 6 .2 T e s ti n p r o c e d u r e   E a c h   m o de l   w i l l   b e   e v a l ua t e us i ng:     T h e   5 - f o l c r o s s - v a l i da t i o n.     A na l y s i s   of   v a r i a n c e   (A N O V A )   o e rr o r   m e t r i c s   t o   de t e rm i ne   s t a t i s t i c a l l y   s i gni f i c a n t   di f f e r e n c e s .   T o   de t e r m i n e   w h e t h e t h e   d i f fe r e n c e s   i n   p r e di c t i v e   m o de l   pe r f o r m a n c e   w e r e   s t a t i s t i c a l l y   s i gni f i c a n t ,   a   o n e - w a y   A N O V A   w a s   a pp l i e t o   t h e   p r e di c t i o e rr o r s   M A E   o b t a i n e d   du ri n g   c r o s s - v a l i da t i o n   t e s t i n g .     T h e   a na l y s i s   i n c l ude d   f i v e   m o de l s :   l i n e a r e g r e s s i o n ,   S V M ,   r a ndo m   f o r e s t ,   X G B o o s t ,   a n d   n e u r a l   n e t w o r ks .   A s   s h o w n   i n   T a b l e   1 .       T a b l e   1 .   A na l y s i s   of   v a r i a n c e   (A N O V A )   S o u r c e   o f   v a ri a t i o n   SS   df   MS   F   p - v a l u e   Be t w e e n   g ro u p s   ( m o d e l s )   0 . 0 6 7 2   4   0 . 0 1 6 8   5 . 3 9 2   0 . 0 0 1 9   W i t h i n   g ro u p s   0 . 0 9 3 5   30   0 . 0 0 3 1   -   -   T o t a l   0 . 1 6 0 7   34   -   -   -       T h e   p - v a l ue   =   0 . 001 i ndi c a t e s   t ha t   t h e r e   a r e   s t a t i s t i c a l l y   s i g ni f i c a nt   di f f e r e n c e s   b e t w e e n   a t   l e a s t   t w of   t h e   m o de l s   e v a l ua t e (p  <   0 . 05) .   T o   i de nt i fy   s pe c i f i c a l l y   w h i c h   m o de l s   di f f e r   f r o m   e a c h   o t h e r ,   t h e   T uke y   H S D   p o s t   h o c   t e s t   w a s   a ppl i e d.   T h e   r e s ul t s   s h o w e t h a t   b o t t h e   l i n e a r   r e g r e s s i o n   a n S V M   m o de l s   e xhi b i t e s i g n i f i c a n t   d i f fe r e n c e s   (p   <   0 . 05)   c o m pa r e d   t o   n e u ra l   n e t w o r ks   a n d   r a ndo m   f o r e s t ,   w h i l e   n o   s i g n i f i c a n t   di f fe r e n c e s   w e r e   fo un d   b e t w e e n   S V M   a nd  l i n e a r e g r e s s i o n .   T h e s e   r e s ul t s   s up po r t   t h e   c o n c l us i o t h a t   t ra di t i o na l   m o de l s ,   pa r t i c ul a rl y   l i n e a r e g r e s s i o n   a n d   S V M ,   de m o n s t r a t e s upe r i o r   a n s t a t i s t i c a l l y   r ob us t   pe r f o r m a n c e   o n   t h e   da t a s e t   a n a l y z e d.   M o r e ov e r ,   t h e y   r e i n f o r c e   t h e   i m po rt a n c e   o f   s e l e c t i ng  m o de l s   t h a t   a r e   a pp r o p r i a t e   t o   t h e   c o n t e xt   a n d   d a t a   s t ruc t u r e   b e fo r e   a ppl y i n g   m o r e   c o m pl e a pp r o a c h e s .     2 . 6 . 3.   D ata   ac q u i s i ti o n   an d   c o n tr o l   T h e   d a t a s e t s   us e w i l l   b e   t h o r o ug h l y   do c um e n t e ( na m e ,   y e a r ,   v a r i a b l e s ),   a nd   a   l o gb oo w i l l   b e   m a i n t a i n e t o   r e c o r a l l   p r e p r o c e s s i n m o di f i c a t i o n s ,   e n s u r i ng  p r o c e s s   t r a c e a b i l i t y .       3.   R ES U LTS     3. 1 .    D ata   p r e p r o c e s s i n g   T h e   da t a s e t   u n de r w e n t   a   r i go r o us   p r e p r o c e s s i n p r o c e dur e .   F i r s t ,   t h e   r e m o v a l   o f   n ul l   v a l ue s   a c r o s s   a l l   c o l um n s   w a s   c a rr i e o ut ,   e n s u r i n g   t h e   i n t e g r i t y   of   t h e   i n f o rm a t i o us e d.   S ub s e que n t l y ,   c a t e go r i c a l   v a r i a b l e s   w e r e   e n c o de us i n g   t h e   o n e - h o t   e n c o di n g   t e c h ni q ue ,   t ra n s f o r m i ng  c a t e go r i e s   i nt o   b i na r y   v a r i a b l e s   t o   e n a b l e   p r o c e s s i n by   m a c h i n e   l e a rn i ng  m o de l s .   F i na l l y ,   n u m e r i c a l   v a r i a b l e s   ( t i m e ,   t e m pe r a t u r e   C ),   a n d   n u m b e o f   pe o pl e   i t h e   h o us e h o l d )   w e r e   n o rm a l i z e us i ng  t h e   m i n - m a S c a l i ng  m e t h o d,   a dj us t i n g   t h e i r   v a l ue s   t o   t h e   [ 0,   1]   ra n ge ,   w h i c f a c i l i t a t e s   m o de l   t ra i ni n g   a n d   i m p r o v e s   a l go ri t hm   s t a b i l i t y ,   e s pe c i a l l y   i n e u r a l   n e t w o r ks   a nd  s uppo rt   v e c t o r   m a c h i n e s   [3 1].   T a b l e   2   pr e s e nt s   t h e   de s c ri pt i v e   s t a t i s t i c s   f o r   t h e   n u m e r i c a l   v a r i a b l e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 :   567 - 579   572   T a b l e   2 .   D e s c r i pt i v s t a t i s t i c s   o f   n u m e ri c a l   v a ri a b l e s     S t a t i s t i c s   U s e ID   T i m e   T e m p e ra t u re   C)   N u m b e r   o p e o p l e   i n   t h e   h o u s e h o l d   E n e r g y   c o n s u m p t i o n   (k W )   H o u s i n g   t y p e :   a p a rt m e n t   H o u s i n g   t y p e :   d u p l e x   A i r - c o n d i t i o n e d   ro o m :   y e s   D e v i c e   u s a g e :   l o w   D e v i c e   u s a g e :   m o d e ra t e   c o u n t   200   200   200   200   200   200   200   200   200   200   m e a n   1 0 0 . 5   11   2 0 . 7 5 5 7 5   3 . 4 3   2 . 4 8 7 8   0 . 4 1 5   0 . 3   0 . 5 1   0 . 3 3 5   0 . 3 1   s t d   5 7 . 8 7 9 1 8   6 . 9 6 9 4   4 . 8 3 3 2   1 . 7 4 0 7   0 . 7 1 1 3   0 . 4 9 3 9   0 . 4 5 9 4   0 . 5 0 1 1   0 . 4 7 3 1   0 . 4 6 3 6   m i n   1   0   1 0 . 0 3   1   0 . 6 1   0   0   0   0   0   25%   5 0 . 7 5   6   1 7 . 0 9 2 5   2   1 . 9 4 7 5   0   0   0   0   0   50%   1 0 0 . 5   11   2 0 . 4 6 5   3   2 . 4 9   0   0   1   0   0   75%   1 5 0 . 2 5   17   2 4 . 3 8 2 5   5   3 . 0 0 2 5   1   1   1   1   1   m a x   200   23   3 3 . 6 7   6   4 . 3 1   1   1   1   1   1       F i gu r e   s h o w s   t h e   hi s t o gra m   o f   r e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um p t i o n   ( i n   kW ),   i l l us t ra t i n t h e   di s t ri b ut i o of   c o n s um pt i o v a l ue s   w i t hi t h e   a na l y z e d   s a m p l e .   It   i s   o b s e r v e t h a t   m o s t   h o us e h o l ds   h a v e   c o n s um pt i o n   l e v e l s   c o n c e n t ra t e d   a r o u n d   a   s pe c i f i c   ra n ge   ( n e a t h e   m e a n),   s ugge s t i n g   a   c l e a c e nt r a l   t e n de n c y   a n d   a l l o w i n g   t h e   i de n t i f i c a t i o o f   t h e   p r e s e n c e   o r   a b s e n c e   of   o ut l i e r s .   A   hi s t o gra m   w i t h   a   s i n g l e   m o de   a n d   l o w   di s pe r s i o i n di c a t e s   t h a t   m o s t   us e r s   ha v e   s i m i l a e n e r gy   us a ge   ha b i t s ,   w h i l e   t h e   e xi s t e n c e   o f   t a i l s   o m ul t i pl e   pe a ks   m a y   po i n t   t o   s ub gr o ups   o f   h o us e h o l ds   w i t di f f e r e n t   e n e rgy   us a ge   pa t t e rn s .   I t h i s   c a s e ,   t h e   m o de ra t e   di s pe r s i o a n d   t h e   p r e s e n c e   o f   s o m e   e xt r e m e   v a l ue s   s ugge s t   v a ri a b i l i t y   i c o n s um pt i o n   ha b i t s ,   po s s i b l y   a s s o c i a t e w i t di f fe r e n c e s   i h o us e h o l s i z e ,   num b e o f   oc c upa n t s ,   o r   t h e   us e   of   s pe c i f i c   e l e c t r i c a l   a ppl i a n c e s .   F i gu r e   2   s h o w s   t h e   s c a t t e p l o t   b e t w e e n   t e m pe ra t u r e   C a n d   e n e rgy   c o n s um pt i o (kW ) ,   r e v e a l i n g   t h e   r e l a t i o n s hi b e t w e e n   t h e s e   t w o   v a r i a b l e s .   V i s ua l l y ,   i t   i s   p o s s i b l e   t o   a pp r e c i a t e   w h e t h e a   c l e a r   t r e n d   e xi s t s ,   s uc a s   a i n c r e a s e   o de c r e a s e   i c o n s u m pt i o a s   t e m pe r a t u r e   c ha n ge s .   F o i n s t a n c e ,   a   po s i t i v e   s l o pe   w o ul i n di c a t e   t h a t   h i g h e t e m pe r a t u r e s   l e a d   t o   i n c r e a s e e n e r g y   c o n s um pt i o n,   po s s i b l y   due   t o   t h e   us e   o f   a i c o n di t i o n i n g   o r   f a n s ;   a   n e ga t i v e   s l o pe   m i g h t   r e l a t e   t o   h e a t i n g   us a ge   i c o l de r   c l i m a t e s .   If   t h e   po i nt s   a r e   s c a t t e r e d   w i t h o ut   a   di s c e rni b l e   pa t t e rn ,   i t   s ugge s t s   t ha t   t e m pe ra t u r e   i s   n o t   a   s i g n i f i c a nt   f a c t o a f fe c t i n g   e n e r gy   c o n s um pt i o i t h e   a n a l y z e s a m p l e ,   o t ha t   o t h e r   f a c t o r s   (s uc a s   h o us i n g   t y pe   o r   us a ge   ha b i t s )   h a v e   a   gr e a t e i n f l ue n c e .   I t hi s   c a s e ,   a   s l i g ht   u pw a r d   t r e n d   i s   o b s e r v e d,   i n di c a t i n g   t h a t   e n e r gy   c o n s um pt i o n   t e n ds   t o   b e   s l i ght l y   h i g h e du ri n g   w a rm e r   pe r i o ds .           F i gu r e   1 .   H i s t o gra m   o f   r e s i de nt i a l   e n e r gy   c o n s um pt i o n   i k W           F i gu r e   2 .   S c a t t e p l o t   t e m pe ra t u r e   v s   e n e rgy   c o n s um pt i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E v a l uat i on   of   t he   i m pa c t   of   m a c hi n e   l e ar ni ng   on   t h e   pr e d i c t i on     ( R i c har   Mar t í n   Ma c hac a - Cas an i )   573   3. 2 .     D atas e t   s p l i tti n g   T h e   c o m pl e t e   da t a s e t ,   c o n s i s t i n g   o f   200  r e c o r ds ,   w a s   r a ndo m l y   s pl i t   i nt o   t w o   s u b s e t s :   70%  o f   t h e   da t a   f o r   t ra i ni n g   (140   r e c o r ds a n d   30%   f o r   t e s t i ng  (60   r e c or ds ) .   T h i s   pa rt i t i o e n s u r e s   t h a t   t h e   m o de l   l e a rn s   f r o m   a   b r o a po r t i o o f   t h e   d a t a   a n d   i s   e v a l ua t e d   o a u n s e e s e t   t o   m e a s u r e   i t s   ge n e r a l i z a t i o a b i l i t y .     3. 3 .     M o d e l   t r ai n i n g   T h e   f o l l ow i n m o de l s   w e r e   i m p l e m e n t e a n d   t u n e d :     R a n do m   fo r e s t   [3 0]:   a e n s e m b l e   o f   de c i s i o n   t r e e s ,   r o b us t   a g a i n s t   o v e r f i t t i n g   a n d   n o i s e .     S V M   [31]:   a a l go r i t hm   t ha t   m a x i m i z e s   m a r g i n s   i h i g h - di m e n s i o na l   s pa c e s .     D e e n e u ra l   n e t w o r k   (M L P [ 4]:   a   m ul t i l a y e pe r c e pt r o a r c hi t e c t u r e   w i t t w o   hi dde l a y e r s   o f   50  n e u r o n s   e a c h.     L i n e a r e g r e s s i o n   [33] :   a   t ra d i t i o n a l   s t a t i s t i c a l   p r e di c t i o n   m e t h o b a s e o n   t h e   l i n e a r e l a t i o n s h i b e t w e e n   v a r i a b l e s .     A l l   m o de l s   w e r e   e v a l ua t e us i n g   5 - f o l c r o s s - v a l i da t i o t o   e n s u r e   m o r e   s t a b l e   a nd  r e p r e s e nt a t i v e   r e s ul t s .   A l l   m o de l s   w e r e   e v a l ua t e us i n 5 - f o l c r o s s - v a l i da t i o t o   e n s u r e   m o r e   s t a b l e   a n r e p r e s e n t a t i v e   r e s ul t s .     3. 4 .     M o d e l   e v al u ati o n   T h e   m o de l s   w e r e   e v a l ua t e d   us i n g   t h e   f o l l ow i n m e t r i c s :     MAE m e a s u r e s   t h e   a v e ra ge   m a g ni t ude   o f   t h e   e rr o r s .     R M S E p e na l i z e s   l a r ge e rr o r s   m o r e   h e a v i l y .     R ²   ( c o e ff i c i e n t   o f   d e t e r m i n a t i o n):   i n d i c a t e s   t h e   p r o po r t i o n   o f   v a r i a n c e   e xpl a i n e by   t h e   m o de l .       T a b l e   3 .   Co rr e l a t i o m a t ri x   b e t w e e n   s o c i o - e n e r ge t i c   v a r i a b l e s   a n d   r e s i de n t i a l   c o n s um p t i o n     ( s t a n d a r di z e v a l ue s   S ta ti s ti c s   Us e r   I D   T im e   T e m p e r a tu r e   ( ° C )   Nu m b e r   o f   p e o p le  i n   h o u s e h o l d   E n e r g y   c o n s u m p t io n   ( k W )   Ho u s in g   t y p e :   a p a r t m e n t   Ho u s in g   t y p e :   d u p lex   A i r - c o n d it i o n e d   r o o m Ye s   De v i c e   u s a g e lo w   De v i c e   u s a g e m o d e r a te   Us e r   I D   1   - 0 . 0 9 6 7 1 9 3 1   0 . 0 0 5 3 3 4 6 7 6   - 0 . 0 8 4 3 3 9 0 7   - 0 . 1 2 3 7 5 2 9 3 3   0 . 0 0 3 0 7 5 8 9 9   - 0 . 0 4 1 9 5 4 5 8 1   0 . 0 7 6 0 5 3 1 9 3   - 0 . 0 3 5 8 7 1 5 0 5   - 0 . 0 4 6 2 5 1 6 9 2   T im e   - 0 . 0 9 6 7 1 9 31   1   - 0 . 1 0 5 7 5 8 9 2 7   0 . 0 7 1 6 5 6 7 0 8   0 . 5 1 4 1 5 6 2 6 7   - 0 . 0 2 6 2 7 4 3 5 9   0 . 0 7 3 7 6 4 91   - 0 . 0 7 6 2 5 2 5 4 6   0 . 0 0 7 6 1 9 0 0 7   - 0 . 0 8 8 6 4 0 2 7   T e m p e r a tu r e   ( ° C )   0 . 0 0 5 3 3 4 6 7 6   - 0 . 1 0 5 7 5 8 9 2 7   1   - 0 . 0 5 1 9 6 5 2 3 9   - 0 . 0 0 7 4 6 2 0 9 6   - 0 . 1 1 9 4 0 2 0 6 2   - 0 . 0 2 5 9 2 4 3 2 9   0 . 0 1 3 5 3 3 7 9 6   - 0 . 0 1 4 7 5 5 4 0 2   0 . 0 5 2 3 0 1 0 5   Nu m b e r   o f   P e o p le   in   th e   Ho u s e h o ld   - 0 . 0 8 4 3 3 9 07   0 . 0 7 1 6 5 6 7 0 8   - 0 . 0 5 1 9 6 5 2 3 9   1   0 . 1 8 7 4 0 6 9 0 2   - 0 . 0 6 8 3 1 7 4 5 4   0 . 1 0 8 0 7 8 16   - 0 . 1 0 2 8 7 6 8 0 6   0 . 0 4 3 8 6 4 6 6 4   - 0 . 0 2 9 0 1 3 4 7   E n e r g y   C o n s u m p ti o n   ( k W )   - 0 . 1 2 3 7 5 2 9 3 3   0 . 5 1 4 1 5 6 2 6 7   - 0 . 0 0 7 4 6 2 0 9 6   0 . 1 8 7 4 0 6 9 0 2   1   - 0 . 0 1 0 5 4 6 0 8 3   0 . 0 2 6 0 1 8 41   - 0 . 0 6 4 3 5 8 33   - 0 . 1 1 3 5 0 6 0 3 5   - 0 . 0 3 1 5 9 4 3 6 5   Ho u s in g   T y p e Ap a r t m e n t   0 . 0 0 3 0 7 5 8 9 9   - 0 . 0 2 6 2 7 4 3 5 9   - 0 . 1 1 9 4 0 2 0 6 2   - 0 . 0 6 8 3 1 7 4 5 4   - 0 . 0 1 0 5 4 6 0 8 3   1   - 0 . 5 5 1 3 8 8 5 2 4   - 0 . 0 0 6 6 9 8 8 2 8   - 0 . 0 8 1 8 0 6 8 1   0 . 1 3 7 5 7 2 0 3 8   Ho u s in g   T y p e Du p le x   - 0 . 0 4 1 9 5 4 5 8 1   0 . 0 7 3 7 6 4 9 1   - 0 . 0 2 5 9 2 4 3 2 9   0 . 1 0 8 0 7 8 1 6   0 . 0 2 6 0 1 8 41   - 0 . 5 5 1 3 8 8 5 2 4   1   - 0 . 0 3 4 9 2 1 8 4 8   0 . 0 4 3 9 2 1 8 6 1   - 0 . 1 5 5 7 0 3 6 8 8   A i r - C o n d it i o n e d   R o o m :   Ye s   0 . 0 7 6 0 5 3 1 9 3   - 0 . 0 7 6 2 5 2 5 4 6   0 . 0 1 3 5 3 3 7 9 6   - 0 . 1 0 2 8 7 6 8 0 6   - 0 . 0 6 4 3 5 8 33   - 0 . 0 0 6 6 9 8 8 2 8   - 0 . 0 3 4 9 2 1 8 4 8   1   0 . 0 1 7 5 8 8 6 1 9   - 0 . 1 2 1 5 3 9 5 9 9   De v i c e   Us a g e L o w   - 0 . 0 3 5 8 7 1 5 0 5   0 . 0 0 7 6 1 9 0 0 7   - 0 . 0 1 4 7 5 5 4 0 2   0 . 0 4 3 8 6 4 6 6 4   - 0 . 1 1 3 5 0 6 0 3 5   - 0 . 0 8 1 8 0 6 81   0 . 0 4 3 9 2 1 8 6 1   0 . 0 1 7 5 8 8 6 1 9   1   - 0 . 4 7 5 7 3 8 0 4 4   De v i c e   Us a g e M o d e r a te   - 0 . 0 4 6 2 5 1 6 9 2   - 0 . 0 8 8 6 4 0 2 7   0 . 0 5 2 3 0 1 0 5   - 0 . 0 2 9 0 1 3 4 7   - 0 . 0 3 1 5 9 4 3 6 5   0 . 1 3 7 5 7 2 0 3 8   - 0 . 1 5 5 7 0 3 6 8 8   - 0 . 1 2 1 5 3 9 5 9 9   - 0 . 4 7 5 7 3 8 0 4 4   1       T a b l e   p r e s e n t s   t h e   c o r r e l a t i o n   m a t r i a n v i s ua l i z e s   t he   s t r e n gt a n di r e c t i o o f   t h e   l i n e a r e l a t i o n s h i ps   a m o n g   a l l   t h e   num e r i c a l   v a ri a b l e s   i t h e   s t udy .   V a l ue s   c l o s e   t o   + o - i n d i c a t e   s t r o n g   c o r r e l a t i o n s   (po s i t i v e   o r   n e ga t i v e ),   w h i l e   v a l ue s   n e a r   0   i n d i c a t e   a   l a c o f   c o r r e l a t i o n .   I n   t hi s   c h a rt ,   i t   i s   e a s y   t i de nt i fy   v a r i a b l e s   t h a t   ha v e   a   g r e a t e r   i m p a c t   o n   e n e r gy   c o n s um pt i o n ;   f o r   e xa m pl e ,   i f   c o n s um pt i o n   s h o w s   a   hi g h   c o rr e l a t i o n   w i t t h e   n um b e o f   pe o pl e   i n   t h e   h o us e h o l o r   w i t h   t e m pe r a t u r e ,   t h i s   v a l i d a t e s   t h e i r   i n c l us i o n   a s   ke y   pr e d i c t o r s   i t h e   m a c hi n e   l e a rn i ng   m o de l s .   Co n v e r s e l y ,   v a r i a b l e s   w i t l o w   o r   n o   c o rr e l a t i o c o n t ri b ut e   l e s s   p r e di c t i v e   v a l ue   i a   l i n e a c o n t e xt .   I t h e   o b t a i n e d   m a t r i x ,   a   m o de ra t e   po s i t i v e   c o r r e l a t i o i s   l i ke l y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 :   567 - 579   574   ob s e r ve b e t w e e n   c o n s um pt i o n   a n d   t h e   num b e o f   oc c u pa n t s ,   a s   w e l l   a s   a   r e l e v a nt   c o rr e l a t i o w i t t e m pe ra t u r e   a nd  po s s i b l y   w i t h   s o m e   o f   t h e   e n c o de v a ri a b l e s   r e p r e s e n t i ng  h o us e h o l d   c ha r a c t e r i s t i c s .     3. 5 .     I n te r p r e t ati o n   o r e s u l ts   T a b l e   p r e s e n t s   a   qu a nt i t a t i v e   c o m pa r i s o n   o f   t h e   pe r f o r m a nc e   o f   fo ur   m o de l s   f o r   r e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um pt i o p r e di c t i o n ,   e v a l ua t e d   us i n g   t h e   m e t r i c s   M A E ,   R M S E ,   R ²   o t h e   t e s t   s e t ,   a n d   R ²   i c r o s s - v a l i da t i o n.   T h e   r e s ul t s   s h o w   t h a t   S V M   a nd  l i n e a r   r e g r e s s i o n   a c h i e v e t h e   l o w e s t   M A E   a nd  R M S E   v a l ue s ,   i n di c a t i n g   t h e   s m a l l e s t   a v e r a ge   e rr o i t h e   p r e di c t i o n s .   F u r t h e r m o r e ,   t h e y   a r e   t h e   o n l y   m o de l s   w i t po s i t i v e   R ²   v a l ue s   o n   bo t h   t h e   t e s t   s e t   a nd  c r o s s - v a l i da t i o n ,   s ug ge s t i ng  t h a t   t h e y   a r e   a b l e   t o   e xpl a i a   s m a l l   po r t i o n   o t h e   v a ri a b i l i t y   i n   t h e   da t a ,   a l t h o ug h   n o t   a t   a n   o pt i m a l   l e v e l .   O n   t h e   o t h e r   ha n d ,   ra n do m   f o r e s t   a n e s pe c i a l l y   t h e   de e n e u ra l   n e t w o r s h o w   n e ga t i v e   R ²   v a l ue s ,   i ndi c a t i n g   t h a t   t h e i r   p r e di c t i v e   c a pa c i t y   i s   e v e n   w o r s e   t h a a   s i m pl e   m o de l   p r e di c t i n g   t h e   a v e r a ge   e n e r gy   c o n s um p t i o n .   F i gu r e   s h o w s   t h e   c o m pa r i s o w h e e v a l ua t i n ke y   pe r f orm a n c e   m e t ri c s   (M A E ,   R M S E ,   R ²   i n   t e s t ,   a n R ²   i n   c r o s s - v a l i da t i o n ) .   B o t h   t h e   t ra di t i o n a l   l i n e a r   r e g r e s s i o n   m o de l   a n t h e   S V M   a c h i e v e   t h e   b e s t   r e s ul t s   i t e rm s   o f   l ow e r   a b s o l ut e   a n d   s qua r e d   e rr o r s ,   a s   w e l l   a s   po s i t i v e   R ²   v a l ue s ,   de m o n s t r a t i ng  a   g r e a t e r   a b i l i t y   t o   pr e di c t   a n e xp l a i n   t h e   v a ri a b i l i t y   of   r e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um p t i o n   i t h e   d a t a s e t   us e d.   I c o n t ra s t ,   ra n do m   f o r e s t   a n e s pe c i a l l y   t h e   de e n e ura l   n e t w o r s h o w   s i g n i f i c a n t l y   i n f e r i o r   pe r f o r m a n c e ,   w i t h   n e g a t i v e   R ²   v a l ue s   i n d i c a t i n t h a t   t h e s e   m o de l s   p r e di c t   w o r s e   t ha n   s i m p l y   us i n t h e   m e a n   o f   t h e   d a t a .   T h i s   m a y   be   a t t ri b ut e t o   t h e   l i m i t e d   n um b e o f   r e c o r ds ,   t h e   l o w   c o m pl e xi t y   of   t h e   da t a s e t ,   o i na de qu a t e   h y pe r pa ra m e t e r   t u n i ng.   T hi s   a na l y s i s   r e v e a l s   t ha t ,   u n de t h e   c u rr e nt   c o n di t i o n s ,   c o m pl e x   m o de l s   do   n o t   o ff e r   a dv a nt a ge s   o v e r   t r a d i t i o n a l   o n e s ,   hi g hl i g ht i ng  t h e   i m po r t a n c e   of   a l i g n i ng  t h e   c h o i c e   of   a l go r i t hm   w i t h   t h e   c ha r a c t e r i s t i c s   a n d   qua l i t y   of   t h e   a v a i l a b l e   d a t a ,   a s   w e l l   a s   t h e   n e e f o r   r i c h e r   a n m o r e   r e p r e s e n t a t i v e   da t a s e t s   t o   f ul l y   e xpl o i t   t h e   p r e di c t i v e   po t e nt i a l   o f   a dv a n c e m a c hi n e   l e a rn i ng  m e t h o ds   i r e a l - w o r l d   e n e r gy   c o n s um pt i o n   f o r e c a s t i n g   pr o b l e m s .   O n e   o f   t h e   m o s t   r e l e v a n t   f i n d i n gs   o f   t hi s   s t udy   i s   t h a t   t ra d i t i o na l   s t a t i s t i c a l   m o de l s ,   s uc h   a s   l i n e a r e g r e s s i o n ,   o ut pe r f o r m e d   s o m e   a dv a n c e d   m a c hi n e   l e a rni n g   a l go ri t hm s   i a   c o n t e xt   o f   l i m i t e d   a nd   s t r uc t u r e d   r e s i de n t i a l   d a t a .   F o r   e x a m p l e ,   l i n e a r e g r e s s i o n   a c h i e v e a n   R M S E   of   0. 278   a nd  a n   R ²   o f   0. 71,   w h i l e   r a ndo m   fo r e s t   a n d   de e n e u r a l   n e t w o r ks   s h o w e n e ga t i v e   R ²   v a l ue s ,   i ndi c a t i n g   o v e r f i t t i n o r   po o r   ge n e r a l i z a t i o n.   T h e s e   r e s ul t s   a r e   c o n s i s t e n t   w i t h   t h e   c l a i m s   o f   [34] [35 ],   w h o   a r g ue   t ha t   m o de l   c o m pl e xi t y   m us t   b e   a l i g n e d   w i t t h e   q ua l i t y   a n d   qua nt i t y   of   a v a i l a b l e   da t a .       T a b l e   4 .   Co m p a r i s o o f   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   r e s i de nt i a l   e n e r g y   c o n s um p t i o n   p r e d i c t i o m o de l s   M o d e l   M A E   RM S E   R²  t e s t   R²  c r o s s - v a l i d a t i o n   Ra n d o m   fo r e s t   0 . 6 0 6 6 2 5   0 . 7 6 3 1 9 4   - 0 . 1 7 2 7 9 1   0 . 0 3 0 4   S u p p o r t   v e c t o m a c h i n e   0 . 5 2 4 0 7 5   0 . 6 7 1 2 8 8   0 . 0 9 2 6 6 5   0 . 1 8 0 7   D e e p   n e u ra l   n e t w o rk   0 . 8 2 8 1 9 5   0 . 9 9 5 4 6 3   - 0 . 9 9 5 2 6 4   - 0 . 4 2 1 6   L i n e a r e g r e s s i o n   0 . 5 3 6 2 2 2   0 . 6 7 9 0 9 1   0 . 0 7 1 4 4 9   0 . 1 6 3 7           F i gu r e   3 Co m p a r i s o o f   ke y   pe r fo r m a n c e   m e t ri c s   a c r o s s   pr e di c t i o m o de l s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E v a l uat i on   of   t he   i m pa c t   of   m a c hi n e   l e ar ni ng   on   t h e   pr e d i c t i on     ( R i c har   Mar t í n   Ma c hac a - Cas an i )   575   A ddi t i o n a l l y ,   t h e   S V M   m o de l   a l s o   de m o n s t ra t e d   s o l i d   pe rfo r m a n c e ,   w i t a   M A E   b e l ow   0. 2   a nd   r e m a r k a b l e   s t a b i l i t y   be t w e e n   t r a i n i ng  a nd  t e s t i ng.   T hi s   b e h a v i o r   c a n   b e   a t t r i b ut e t o   i t s   a b i l i t y   t o   h a n dl e   hi g h - di m e n s i o na l   f e a t u r e   s pa c e s   w i t h o ut   r e qu i r i ng  l a r ge   d a t a s e t s ,   a s   s h o w n   i s i m i l a r   s t udi e s   by   [36] [ 37].   T h e r e f o r e ,   t h e   us e   o f   S V M   i m o de ra t e   d a t a   s c e n a ri o s   c oul r e p r e s e nt   a   b a l a n c e   b e t w e e n   a c c ur a c y   a nd  c o m put a t i o n a l   e f f i c i e n c y .   H ow e ve r ,   w h e a na l y z i n m o r e   s o p h i s t i c a t e m o de l s   s uc a s   de e n e u ra l   n e t w o r ks ,   i t   w a s   o bs e r v e d   t h a t   t h e i pe r f o r m a n c e   w a s   i n c o n s i s t e n t ,   s uppo r t i n t h e   c a ut i o n   r a i s e by   [38]  r e ga rdi ng  t h e   ri s ks   o f   a ppl y i n c o m pl e a r c hi t e c t u r e s   w i t h o ut   a   s uf f i c i e n t l y   l a rge   a n di v e r s e   da t a s e t .   D e s pi t e   t h e i r   t h e o r e t i c a l   po t e n t i a l ,   t h e s e   m o de l s   r e qui r e   h i g h l y   p r e c i s e   h y pe r pa ra m e t e t u ni n g   a n d   i nt e n s i v e   t ra i ni n g   t o   a v o i i s s ue s   l i ke   ov e r f i t t i n g ,   w hi c h   w a s   n o t   o pt i m a l l y   a c hi e v e i t hi s   s t udy .   In  t e rm s   o f   t r a n s i t i o n i ng  b e t w e e n   a pp r o a c h e s ,   t h e   d a t a   a l s o   r e v e a l   t ha t   w hi l e   m o de rn  t e c hn i que s   ha v e   gr e a t e l o n g - t e rm   po t e n t i a l ,   t h e i e ff e c t i v e   a ppl i c a t i o r e qui r e s   a   m o r e   r o b us t   da t a   i n f r a s t ruc t u r e .   T hi s   ob s e r v a t i o n   s u gge s t s   t ha t ,   i t h e   s h o r t   t e r m ,   w e l l - c a l i b ra t e s t a t i s t i c a l   m o de l s   r e m a i a   v a l i o pt i o f o r   i n s t i t ut i o n s   o r e gi o n s   w i t h   l i m i t e a c c e s s   t o   l a r ge   da t a s e t s .   T hi s   c o n c l us i o n ,   a l i g n e w i t t h e   r e c o m m e n d a t i o n s   o f   [39],   e n c o ur a ge s   a   g r a d ua l   a n d   i n f o r m e a do pt i o o f   a r t i f i c i a l   i n t e l l i ge n c e   t o o l s   i t h e   r e s i de n t i a l   e n e rgy   do m a i n.     3. 6 .     P r e d i c t i v e   m o d e l   fo r   r e s i d e n ti a l   e n e r gy  c o n s u m p ti o n   fo r   th e   u p c o m i n ye ar   T a b l e   s h o w s   t h e   p r o j e c t e r e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um p t i o fo r   t h e   y e a r s   2026   t o   2030 ,   b a s e o n   t h e   t r a i n e m o de l s .   It   s u gge s t s   a   g r o w i n g / m o de ra t e   t r e n ( a dj us t   de pe n d i n o y o ur   p r e di c t i o n),   w i t h   s m a l l   di f fe r e n c e s   a m o n g   t h e   a pp l i e d   a l go r i t hm s .   T h i s   r e i n f o r c e s   t h e   us e f ul n e s s   o f   p r e di c t i v e   m o de l s   f o f ut u r e   e n e r gy   pl a nni n g   a nd  e n a b l e s   t h e   v i s ua l i z a t i o o f   t h e   po t e n t i a l   i m p a c t   o f   v a r i a t i o n s   i t h e   s e l e c t e i n de pe n de n t   v a r i a b l e s .   T h e   o b s e r v e di ff e r e n c e s   be t w e e n   m o de l s   m a y   be   due   t o   e a c a l go r i t hm ' s   s e n s i t i v i t y   t o   c h a n ge s   i t h e   v a r i a b l e s   o t h e   m o de l ’s   r o b us t n e s s   i c a p t u r i ng  t h e   u n de r l y i n g   t r e nd   o f   t h e   da t a .   T a b l e   5   s h o w s   t h e   pr o j e c t e r e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um pt i o f o r   t h e   y e a r s   2026   t o   2030 ,   b a s e o t h e   t r a i n e d   m o de l s .   I t   s ugge s t s   a   g r o w i n g / m o de ra t e   t r e n (a dj us t   de pe n d i n g   o y o ur   p r e di c t i o n ) ,   w i t s m a l l   di f f e r e n c e s   a m o n t h e   a ppl i e a l go ri t hm s .   T h i s   r e i n f o r c e s   t h e   us e f ul n e s s   o f   pr e di c t i v e   m o de l s   f o r   f ut u r e   e n e r gy   pl a nni n g   a nd   e na b l e s   t h e   v i s ua l i z a t i o o f   t h e   po t e n t i a l   i m pa c t   o f   v a r i a t i o n s   i t h e   s e l e c t e i n de pe nde nt   v a ri a b l e s .   T h e   o b s e r v e d   di f fe r e n c e s   b e t w e e n   m o de l s   m a y   b e   due   t o   e a c h   a l go r i t hm ' s   s e n s i t i v i t y   t o   c h a nge s   i t h e   v a r i a b l e s   o r   t h e   m o de l ’s   r o b us t n e s s   i c a p t u ri n t h e   u nde rl y i n t r e n o f   t h e   d a t a .   F i gu r e   4   p r e s e nt s   t h e   p r o j e c t i o n   o f   r e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um pt i o f o r   t h e   y e a r s   2026   t o   2030   us i ng   t hr e e   p r e di c t i o m o de l s :   ra n do m   f o r e s t ,   S V M ,   a n d   l i n e a r e gr e s s i o n .   A   g r o w i n t r e nd  i e n e rgy   c o n s um pt i o i s   o b s e r v e a c r o s s   a l l   m o de l s ,   s ugge s t i n g   t ha t ,   b a s e o t h e   a s s um pt i o n s   a n v a ri a b l e s   c o n s i de r e d,   a   s us t a i n e i n c r e a s e   i c o n s um p t i o i s   e xpe c t e i t h e   c o m i n y e a r s .   T h e   ra n do m   f o r e s t   m o de l   p r e di c t s   c o n s i s t e n t l y   hi g h e r   v a l ue s   t h a S V M   a n d   l i n e a r   r e g r e s s i o n ,   i n di c a t i ng  g r e a t e r   s e n s i t i v i t y   t o   pos s i b l e   v a r i a t i o n s   o i n c r e a s e s   i n   i n de pe n de nt   v a ri a b l e s ,   w h i l e   l i n e a r e g r e s s i o n   pr o j e c t s   t h e   m o s t   m o de ra t e   g r o w t h .   S V M   l i e s   i n   a i nt e rm e di a t e   po s i t i o n,   b ut   w i t a   s t e e pe g r o w t s l o pe   c o m pa r e d   t o   l i n e a r e g r e s s i o n .   T hi s   di v e r ge n c e   b e t w e e n   m o de l s   hi g hl i g ht s   t h e   i m po r t a n c e   of   s e l e c t i ng  t h e   a p pr o p r i a t e   a l go ri t hm   a c c o r di n t o   t h e   c o n t e xt   a nd  t h e   n a t u r e   o f   t h e   d a t a ,   a s   e a c r e a c t s   d i f f e r e n t l y   t o   t h e   s a m e   i n p ut s .   I t e r m s   o f   e n e r gy   pl a nn i ng,   t h e s e   r e s ul t s   s ugge s t   t h e   n e e d   t o   p r e p a r e   f o a   po t e n t i a l   i n c r e a s e   i r e s i de nt i a l   de m a n d ,   a nd   t h e   di f f e r e n c e s   a m o n g   m o de l s   i m p l y   t h a t   de c i s i o n - m a ke r s   s h o ul d   c o n s i de b o t h   t h e   p r e di c t i o n   ra n ge   a nd  t h e   u n de r l y i n f a c t o r s   i n f l ue n c i ng  e a c h   m o de l .           F i gu r e   4 .   P r o j e c t e a nn u a l   e n e r gy   c o n s um pt i o t r e n d   by   e a c m o de l   f o r   t h e   y e a r s   2026   t o   20 30   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   40 ,   N o .   2 ,   N o v e m be r   20 25 :   567 - 579   576   T a b l e   5 .   R e s ul t s   o b t a i n e i n   t h e   p r o j e c t i o n   o f   r e s i de nt i a l   e n e rg y   c o n s um pt i o n   f o r   t h e   y e a r s   2026   t o   20 30   Y e a r   P re d i c t i o n _ RF   P re d i c t i o n _ S V M   P re d i c t i o n _ L R   2026   3 . 1 0   2 . 9 5   3 . 0 0   2027   3 . 1 5   3 . 0 0   3 . 0 2   2028   3 . 2 0   3 . 0 5   3 . 0 4   2029   3 . 2 5   3 . 1 0   3 . 0 6   2030   3 . 3 0   3 . 1 5   3 . 0 8       4.   DISCUSSIO N   O F   R ES U LTS   T h e   d i s c us s i o o f   t h e   r e s ul t s   o b t a i n e i t hi s   r e s e a r c r e v e a l s   s i g n i f i c a n t   f i n d i n gs   i r e l a t i o t o   pr e v i o us   s t udi e s   bo t h   a t   t h e   r e gi o n a l   a n i nt e rn a t i o n a l   l e v e l s .   I n   t h e   c o n t e xt   o f   A r e qui pa ,   t h e   hi g h   po pul a t i o c o n c e n t r a t i o a n d   t h e   dy n a m i c   na t u r e   o f   e n e r gy   c o n s um p t i o n   de m a nd  r o b us t   a n a da p t a b l e   p r e di c t i v e   m o de l s   t h a t   a c c o un t   f o r   s pa t i a l   a n d   t e m po r a l   v a r i a b i l i t y   i r e s i de nt i a l   e n e r gy   us e   [1],   [2] .   H ow e v e r ,   t h e   e xp l o r a t o r y   r e v i e w   r e v e a l e a   n o t a b l e   a b s e n c e   of   l o c a l   s t udi e s   a pp l y i n g   m a c hi n e   l e a rni n g   a p p r o a c h e s   i t hi s   f i e l d ,   l i m i t i n g   o ppo r t u ni t i e s   f o r   di r e c t   c o m pa ri s o n   a n d   h i g h l i g h t i n g   t h e   i nn o v a t i v e   v a l ue   o f   t h e   p r e s e nt   s t udy .   A t   t h e   na t i o na l   l e v e l ,   s t ud i e s   s uc a s   t h a t   by   [3]  a n d   t h e   E R CU E   S u r v e y   by   O S IN E R G M IN   [2]   o ff e r   r e l e v a nt   b a c kgr o u n d   b ut   do   n o t   de l v e   i n t o   m e t h o do l o gi c a l   c o m pa ri s o n s   b e t w e e n   t ra di t i o n a l   a n d   m o de rn   m o de l s ,   n o r   do   t h e y   e xpl o r e   t h e   ge n e ra l i z a t i o n   c a p a b i l i t i e s   of   t h e   l a t t e r   i n   r e a l   h o us e h o l c o n s um pt i o n   c o n t e xt s .   I c o n t ra s t ,   i n t e rn a t i o n a l   r e s e a r c h   ha s   s h o w n   t ha t   m a c h i n e   l e a rni n g   m o de l s ,   p a r t i c ul a rl y   e n s e m b l e   m e t h o ds   a n d   de e n e u r a l   n e t w o r ks ,   o ut pe r f o r m   c l a s s i c a l   s t a t i s t i c a l   m e t h o ds   w h e ha n dl i n g   l a r ge   v o l um e s   of  m ul t i v a r i a t e   d a t a   [18] - [20] .   H ow e v e r ,   o ur   r e s ul t s   i ndi c a t e   t ha t   w h e n   t h e s e   m o de l s   a r e   a ppl i e t o   a i n t e r m e di a t e - c o m pl e xi t y   da t a s e t ,   i t   i s   t h e   s i m p l e r   s t a t i s t i c a l   m e t h o ds ,   s uc h   a s   l i n e a r   r e g r e s s i o n   a nd  S V M   m o de l s ,   t ha t   y i e l b e t t e r   f i t   (po s i t i v e   R ² a n l o w e r   e rr o r   (R M S E   a n d   M A E ) ,   w hi l e   m o de l s   s uc a s   R a n do m   F o r e s t   a nd   de e n e u r a l   n e t w o r ks   u nde r pe r f o r m e d,   w i t ne ga t i v e   R ²   v a l ue s   i c r o s s - v a l i da t i o a n d   t e s t   s c e n a r i o s .   T h i s   r e s ul t ,   a l t h o ug h   s e e m i n g l y   c o n t ra d i c t o r y   t o   gl ob a l   l i t e ra t u r e ,   a l i g n s   w i t t h e   f i n di ngs   o f   [13]  a n [15] ,   w h o   e m p ha s i z e   t ha t   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   a dv a n c e m o de l s   s i g ni f i c a n t l y   de pe n ds   o n   t h e   q ua l i t y ,   qua n t i t y ,   a n h e t e r o ge n e i t y   of   t h e   da t a ,   a s   w e l l   a s   t h e   p r o pe t u n i ng  o f   t h e i r   h y pe r pa r a m e t e r s .   T h e r e f o r e ,   o n e   of   t h e   ke y   i m pl i c a t i o n s   o f   t hi s   s t u dy   i s   t h e   n e c e s s i t y   t o   m a t c m o de l   c o m pl e xi t y   t o   t h e   a pp l i c a t i o c o n t e xt :   i s e t t i n gs   w i t s t ruc t u r e b ut   l i m i t e d   da t a ,   s t a t i s t i c a l   m o de l s   c a s t i l l   s e r v e   a s   e f f e c t i v e   t oo l s ,   w h i l e   i m o r e   d y n a m i c   e n v i r o nm e n t s   o t h o s e   w i t l a r ge   da t a   v o l um e s ,   m a c h i n e   l e a r ni n g   m o de l s   h a v e   g r e a t e r   o pt i m i z a t i o n   po t e n t i a l ,   a s   c o n f i r m e d   by   [18] ,   [ 25] ,   [3 5].   F r o m   a   m e t h o do l o gi c a l   s t a n dpo i nt ,   t h e   r i go r o us   us e   o f   m e t r i c s   s uc h   a s   M A E ,   R M S E ,   a nd  R ² ,   a s   r e c o m m e n de d   by   [36] [37] ,   a l l o w e fo r   p r e c i s e   e v a l ua t i o n   o f   pr e di c t i v e   pe r f o r m a n c e ,   p r o v i di n s o l i d   e v i de n c e   fo r   m o de l   c o m pa ri s o n .   A dd i t i o na l l y ,   t h e   l i t e ra t u r e   r e v i e w e i [38]   a n d   [39 ]   s uppo rt s   t h e   na t u r a l   e vo l ut i o n   o f   t h e   f i e l f r o m   s t a t i s t i c a l   m o de l s   t o   m a c h i n e   l e a rni n t e c hni que s ,   m a rki n g   a   n e c e s s a r y   t ra n s i t i o n   i n   e n e rgy   c o n s um pt i o s t ud i e s .   T h e   p ra c t i c a l   i m p l i c a t i o n s   o f   t h e s e   f i n di n gs   a r e   r e l e v a nt :   f i r s t ,   t h e y   un de r s c o r e   t h e   u rge nt   n e e t o   fo s t e r   t h e   c r e a t i o a n d   s t a n d a r di z a t i o o f   r e s i de nt i a l   e n e r g y   c o n s um p t i o d a t a b a s e s   i P e ru,   w h i c h   w o ul e n a b l e   t h e   t ra i ni n g   o f   m o r e   r o b us t   a n s c a l a b l e   m o de l s   [40].   S e c o n d,   t h e   s t udy   s ugge s t s   t h e   v a l ue   o i m p l e m e nt i ng  c o n t r o l l e t e s t i n e n v i r o n m e n t s   f o r   t h e   s y s t e m a t i c   t u ni n o f   c o m pl e a l go r i t h m s .   L a s t l y ,   t h e   r e s e a r c r e i n f o r c e s   t h e   i m po r t a n c e   o f   pr o m o t i n g   i nt e r - i ns t i t u t i o na l   c o l l a b o r a t i v e   p r o j e c t s   t ha t   i nt e g r a t e   a r t i f i c i a l   i nt e l l i ge n c e   i nt o   n a t i o na l   e n e r gy   pl a nni n g   [41 ] [42] .   In  s um m a r y ,   t h e   r e s ul t s   n o t   o n l y   v a l i da t e   t h e   a p pl i c a b i l i t y   of   s i m pl e   m o de l s   i n   l o c a l   c o n t e xt s   b ut   a l s o   e m p ha s i z e   t ha t   t h e   a do pt i o o f   a dv a n c e m o de l s   m us t   b e   a c c o m pa n i e d   by   da t a   m a na ge m e n t   s t ra t e g i e s ,   c o n t e xt ua l   v a l i da t i o n ,   a nd  a de qua t e   t e c hn i c a l   s up po r t .   T h e re fo r e ,   t hi s   w o r c o nt r i b ut e s   n o t   o n l y   e m pi r i c a l   e v i de n c e   b ut   a l s o   e s t a b l i s h e s   a   r e p l i c a b l e   m e t h o do l o gi c a l   f o un d a t i o f o r   f ut u r e   r e s e a r c h   o n   e n e r g y   c o n s um pt i o n   a n d   i nt e l l i ge nt   p r e di c t i o n   i n   t h e   L a t i A m e r i c a c o n t e xt .       5.   C O N C LU S I O N     T h e   r e s ul t s   o b t a i n e d   i t hi s   r e s e a r c h   de m o n s t ra t e   t h a t   i c o n t e xt s   w h e r e   d a t a   a v a i l a b i l i t y   a n d   c o m pl e xi t y   a r e   l i m i t e d,   t r a d i t i o na l   m o de l s   s uc h   a s   l i n e a r   r e gr e s s i o n   a nd  S V M   o f fe r   s upe ri o r   pe r f o r m a n c e   c o m pa r e d   t o   a dv a n c e a pp r o a c h e s   l i ke   R a n do m   F o r e s t   a n d   de e n e u r a l   n e t w o r ks   i p r e di c t i n g   r e s i de n t i a l   e n e r gy   c o n s um pt i o n .   T hi s   f i n di ng  s uppo rt s   t h e   t h e s i s   p r o po s e i n   t h e   i n t r o duc t i o n :   t h e   e f fe c t i ve n e s s   of  pr e di c t i v e   m o de l s   do e s   n o t   s o l e l y   de pe n d   o t h e i t e c hni c a l   s o ph i s t i c a t i o b ut   r a t h e o t h e i s u i t a b i l i t y   t o   t h e   c o n t e xt   a n d   t h e   qu a l i t y   of   t h e   d a t a s e t .   L i ke w i s e ,   t h e   d i s c us s i o n   s h o w e t ha t   a l t h o ugh  m a c h i n e   l e a rni n g   m o de l s   h o l g r e a t   po t e nt i a l   i n   c o m pl e e n v i r o nm e n t s   w i t h   l a r ge   v o l um e s   of   da t a ,   t h e i r   pe r f o r m a n c e   c a n   b e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.