Original Title: Prospects and Challenges of the Machine Learning and Data-Driven Methods for the Predictive Analysis of Power Systems: A Review
Source: doi.org/10.3390/en16104025
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ឱកាស និងបញ្ហាប្រឈមនៃវិធីសាស្ត្ររៀនម៉ាស៊ីន និងការវិភាគផ្អែកលើទិន្នន័យសម្រាប់ការវិភាគបែបព្យាករណ៍នៃប្រព័ន្ធថាមពល៖ អត្ថបទរំលឹក

ចំណងជើងដើម៖ Prospects and Challenges of the Machine Learning and Data-Driven Methods for the Predictive Analysis of Power Systems: A Review

អ្នកនិពន្ធ៖ Wadim Strielkowski (Czech University of Life Sciences Prague), Andrey Vlasov (Bauman Moscow State Technical University), Kirill Selivanov (Bauman Moscow State Technical University), Konstantin Muraviev (Bauman Moscow State Technical University), Vadim Shakhnov (Bauman Moscow State Technical University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2023, Energies

វិស័យសិក្សា៖ Energy Systems and Machine Learning

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ឯកសារនេះពិនិត្យឡើងវិញអំពីការអនុវត្ត ឱកាស និងបញ្ហាប្រឈមនៃការប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្ររៀនម៉ាស៊ីន (Machine Learning) និងវិធីសាស្ត្រផ្អែកលើទិន្នន័យ (Data-Driven Methods) សម្រាប់ការវិភាគបែបព្យាករណ៍នៅក្នុងប្រព័ន្ធថាមពលទំនើប ជាពិសេសក្នុងដំណាក់កាលផ្លាស់ប្តូរទៅជាបណ្តាញអគ្គិសនីឆ្លាតវៃ (Smart Grids)។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អត្ថបទរំលឹកនេះធ្វើការវិភាគអក្សរសិល្ប៍យ៉ាងទូលំទូលាយ និងប្រើប្រាស់ការគូសផែនទីបណ្តាញគន្ថនិទ្ទេស (Bibliometric network mapping) ដើម្បីវាយតម្លៃស្ថានភាពបច្ចុប្បន្ន និងនិន្នាការនៃការវិភាគបែបព្យាករណ៍នៅក្នុងប្រព័ន្ធថាមពល។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Traditional Analytical and Statistical Methods
វិធីសាស្ត្រវិភាគ និងស្ថិតិបែបប្រពៃណី
មានភាពងាយស្រួលក្នុងការបកស្រាយ (Interpretability) និងមានការប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយតាំងពីយូរលង់ណាស់មកហើយសម្រាប់ការធ្វើផែនការថាមពល។ ត្រូវការពេលវេលាយូរក្នុងការវិភាគ និងមិនអាចដោះស្រាយទិន្នន័យធំ (Big Data) ក្នុងពេលវេលាជាក់ស្តែង (Real-time) បានប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពនោះទេ។ ត្រូវជំនួសបន្តិចម្តងៗដោយម៉ូដែល AI ដោយសារវាខ្វះភាពបត់បែនក្នុងការទស្សន៍ទាយបម្រែបម្រួលថាមពលកកើតឡើងវិញ។
Artificial Neural Networks (ANNs)
បណ្តាញសរសៃប្រសាទសិប្បនិម្មិត
មានសមត្ថភាពខ្ពស់ក្នុងការរៀនពីទិន្នន័យឆៅស្មុគស្មាញ និងផ្តល់លទ្ធផលយ៉ាងត្រឹមត្រូវសម្រាប់ការទស្សន៍ទាយបន្ទុកអគ្គិសនីរយៈពេលខ្លី (Short-term load forecasting)។ ទាមទារទិន្នន័យហ្វឹកហាត់ (Training data) ច្រើនសន្ធឹកសន្ធាប់ និងមានលក្ខណៈជាប្រអប់ខ្មៅ (Black box) ដែលពិបាកពន្យល់ពីមូលហេតុនៃលទ្ធផលទស្សន៍ទាយ។ ផ្តល់នូវភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ក្នុងការទស្សន៍ទាយតម្រូវការបន្ទុកអគ្គិសនី និងការគ្រប់គ្រងថាមពលទូទាំងបណ្តាញ។
Support Vector Machines (SVMs)
ម៉ាស៊ីនវ៉ិចទ័រគាំទ្រ (SVMs)
មានប្រសិទ្ធភាពក្នុងការចាត់ថ្នាក់ទិន្នន័យ ពិសេសសម្រាប់ការរកឃើញកំហុស និងការធ្វើរោគវិនិច្ឆ័យ (Fault detection and diagnosis) នៅក្នុងប្រព័ន្ធថាមពល។ អាចជួបប្រទះការលំបាកនៅពេលទំហំទិន្នន័យកើនឡើងខ្លាំងពេក ប្រសិនបើមិនមានការជ្រើសរើសលក្ខណៈពិសេស (Feature selection) បានល្អ។ ត្រូវបានអនុវត្តយ៉ាងជោគជ័យក្នុងការរកឃើញទីតាំង និងប្រភេទនៃភាពរអាក់រអួលក្នុងបណ្តាញអគ្គិសនីប្រកបដោយភាពច្បាស់លាស់។
Reinforcement Learning (RL)
ការរៀនម៉ាស៊ីនបែបពង្រឹងកម្លាំង
ស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាព និងគ្រប់គ្រងប្រតិបត្តិការប្រព័ន្ធថាមពលដោយស្វ័យប្រវត្តិ (Automation) នៅក្នុងបណ្តាញអគ្គិសនីឆ្លាតវៃ។ ការរចនាម៉ូដែលនិងការសាកល្បងអាចមានភាពស្មុគស្មាញ និងទាមទារប្រព័ន្ធក្លែងធ្វើ (Simulation environments) កម្រិតខ្ពស់។ អាចធ្វើការសម្រេចចិត្តដ៏ល្អបំផុតសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងតម្រូវការ (Demand Response) និងការបញ្ចេញបញ្ចូលថាមពលទៅក្នុងបណ្តាញ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ទោះបីជាឯកសារមិនបានបញ្ជាក់ពីតួលេខនៃការចំណាយជាក់លាក់ ប៉ុន្តែវាបានសង្កត់ធ្ងន់យ៉ាងខ្លាំងទៅលើតម្រូវការទិន្នន័យធំ និងហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធកុំព្យូទ័រកម្រិតខ្ពស់។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

អត្ថបទរំលឹកនេះធ្វើការប្រមូលផ្តុំការសិក្សាពីជុំវិញពិភពលោក ដែលភាគច្រើនជាទិន្នន័យបានមកពីបណ្តាប្រទេសអភិវឌ្ឍន៍ ដែលមានប្រព័ន្ធបណ្តាញអគ្គិសនីឆ្លាតវៃ (Smart Grids) រួចជាស្រេច។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ដែលបណ្តាញអគ្គិសនីកំពុងស្ថិតក្នុងការអភិវឌ្ឍ ការខ្វះខាតទិន្នន័យប្រវត្តិសាស្រ្តស្តង់ដារ (Standardized historical data) អាចជាឧបសគ្គធំក្នុងការយកម៉ូដែលទាំងនេះមកប្រើប្រាស់ផ្ទាល់ដោយមិនមានការកែសម្រួល។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្ររៀនម៉ាស៊ីនសម្រាប់ការវិភាគប្រព័ន្ធថាមពលនេះ មានសក្តានុពលយ៉ាងធំធេងសម្រាប់ជួយដល់ការអភិវឌ្ឍវិស័យអគ្គិសនីនៅកម្ពុជានាពេលអនាគត។

ការបោះជំហានឆ្ពោះទៅរកការប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យា Data-Driven នឹងជួយឱ្យកម្ពុជាអាចពង្រឹងសន្តិសុខថាមពល កាត់បន្ថយការបាត់បង់ថាមពលក្នុងបណ្តាញ និងលើកកម្ពស់ការប្រើប្រាស់ថាមពលកកើតឡើងវិញប្រកបដោយចីរភាព។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះផ្នែកវិទ្យាសាស្ត្រទិន្នន័យ និងប្រព័ន្ធអគ្គិសនី: និស្សិតគួរចាប់ផ្តើមសិក្សាពីភាសាកម្មវិធី Python រួមផ្សំជាមួយបណ្ណាល័យ Scikit-learn និង Pandas ព្រមទាំងយល់ដឹងពីទ្រឹស្តីមូលដ្ឋាននៃប្រព័ន្ធបណ្តាញអគ្គិសនី (Power flow, Load demand)។
  2. អនុវត្តការទស្សន៍ទាយបន្ទុកអគ្គិសនីដោយប្រើ Deep Learning: សាកល្បងបង្កើតម៉ូដែលសម្រាប់ទស្សន៍ទាយតម្រូវការអគ្គិសនី (Time-series forecasting) ដោយប្រើទិន្នន័យអាកាសធាតុ និងការប្រើប្រាស់អគ្គិសនីប្រវត្តិសាស្រ្ត ដោយប្រើប្រាស់ TensorFlowPyTorch ពិសេសម៉ូដែល LSTMGRU
  3. ស្រាវជ្រាវលើបច្ចេកវិទ្យា Internet of Things (IoT) និងទិន្នន័យពេលវេលាជាក់ស្តែង: រៀនអំពីរបៀបប្រមូល និងគ្រប់គ្រងទិន្នន័យពី Smart Meters តាមរយៈឧបករណ៍ Apache Kafka និង Apache Spark សម្រាប់ការវិភាគ Big Data នៅក្នុង Smart Grids។
  4. អភិវឌ្ឍម៉ូដែលរកឃើញភាពមិនប្រក្រតី (Anomaly Detection) និងសុវត្ថិភាពបណ្តាញ: អនុវត្តការបង្កើតម៉ូដែល Machine Learning ដើម្បីស្វែងរកការវាយប្រហារតាមអ៊ីនធឺណិត (Cyber-attacks) ឬការរអាក់រអួលគ្រឿងបរិក្ខារនៅក្នុងបណ្តាញអគ្គិសនី ដែលជាជំនាញមានតម្រូវការខ្ពស់សម្រាប់សន្តិសុខថាមពលជាតិ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Smart Grids បណ្តាញអគ្គិសនីឆ្លាតវៃដែលប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាឌីជីថល ដើម្បីអនុញ្ញាតឱ្យមានទំនាក់ទំនងទិន្នន័យទៅមក (Two-way communication) រវាងក្រុមហ៊ុនផ្គត់ផ្គង់ និងអ្នកប្រើប្រាស់ ដែលជួយឱ្យការចែកចាយអគ្គិសនីមានប្រសិទ្ធភាព និងអាចរួមបញ្ចូលថាមពលកកើតឡើងវិញបានយ៉ាងរលូន។ ដូចជាប្រព័ន្ធចរាចរណ៍ឆ្លាតវៃដែលអាចប្តូរភ្លើងស្តុបដោយស្វ័យប្រវត្តិទៅតាមចំនួនឡានជាក់ស្តែង ដើម្បីកុំឱ្យស្ទះផ្លូវ ជំនួសឱ្យការប្រើម៉ោងកំណត់ទុកជាមុន។
Internet of Energy (IoE) ការតភ្ជាប់ឧបករណ៍អគ្គិសនី សេនស័រ និងប្រព័ន្ធផលិតថាមពលផ្សេងៗទៅកាន់បណ្តាញអ៊ីនធឺណិតតែមួយ ដើម្បីប្រមូលទិន្នន័យ រៀបចំការផលិត ដោះដូរ និងប្រើប្រាស់ថាមពលដោយស្វ័យប្រវត្តិប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់។ ដូចជាផ្ទះឆ្លាតវៃ (Smart Home) ដែលម៉ាស៊ីនត្រជាក់អាចបិទបើកដោយខ្លួនឯងនៅពេលវាដឹងថាមិនមានមនុស្សនៅ ប៉ុន្តែបច្ចេកវិទ្យានេះអនុវត្តក្នុងកម្រិតបណ្តាញអគ្គិសនីទូទាំងប្រទេស។
Predictive Analytics ការប្រើប្រាស់ទិន្នន័យចាស់ៗពីអតីតកាល រួមជាមួយក្បួនគណិតវិទ្យា និងបញ្ញាសិប្បនិម្មិត (AI) ដើម្បីស្វែងរកទម្រង់លាក់កំបាំង និងទស្សន៍ទាយពីអ្វីដែលអាចនឹងកើតឡើងនាពេលអនាគត ដូចជាបរិមាណអគ្គិសនីដែលតំបន់មួយនឹងត្រូវប្រើនៅថ្ងៃស្អែក។ ដូចជាការព្យាករណ៍អាកាសធាតុ ដែលអ្នកជំនាញមើលលើទិន្នន័យពពក និងខ្យល់ពីម្សិលមិញ ដើម្បីទាយថាថ្ងៃស្អែកនឹងមានភ្លៀងធ្លាក់ឬអត់។
Demand-Side Management (DSM) យុទ្ធសាស្ត្រក្នុងការគ្រប់គ្រង និងផ្លាស់ប្តូរទម្លាប់នៃការប្រើប្រាស់អគ្គិសនីរបស់អតិថិជន (ឧទាហរណ៍៖ ការបញ្ចុះតម្លៃអគ្គិសនីនៅពេលយប់) ដើម្បីជៀសវាងការប្រើប្រាស់លើសកម្រិតនៅម៉ោងដែលមនុស្សប្រើច្រើនបំផុត (Peak hours) ដែលអាចបណ្តាលឱ្យដាច់ភ្លើង។ ដូចជាការបញ្ចុះតម្លៃសំបុត្រកុននៅពេលព្រឹក ដើម្បីលើកទឹកចិត្តឱ្យមនុស្សកុំទៅមើលតែពេលល្ងាច ដែលធ្វើឱ្យរោងកុនចង្អៀតពេក។
Distributed Energy Resources (DERs) ប្រភពផលិត ឬផ្ទុកថាមពលខ្នាតតូចដែលនៅរាយប៉ាយតាមកន្លែងផ្សេងៗ (ដូចជា ផ្ទាំងសូឡានៅលើដំបូលផ្ទះ ម៉ាស៊ីនភ្លើងខ្នាតតូច ឬអាគុយផ្ទុកភ្លើង) ដែលអាចបញ្ចេញថាមពលចូលទៅក្នុងបណ្តាញអគ្គិសនីរួមវិញបាន។ ដូចជាប្រជាជនម្នាក់ៗមានអណ្តូងទឹកផ្ទាល់ខ្លួននៅផ្ទះ ហើយអាចចែកចាយទឹកដែលសល់ទៅឱ្យអ្នកភូមិផ្សេងទៀតប្រើប្រាស់បាន ជំនួសឱ្យការរង់ចាំទឹកពីរោងចក្រផ្គត់ផ្គង់ទឹកតែមួយ។
Artificial Neural Networks (ANNs) ប្រព័ន្ធក្បួនគណិតវិទ្យាក្នុងកុំព្យូទ័រដែលត្រូវបានរចនាឡើងដោយយកគំរូតាមបណ្តាញសរសៃប្រសាទខួរក្បាលរបស់មនុស្ស ដើម្បីរៀនចំណាំទម្រង់ (Patterns) នៃទិន្នន័យស្មុគស្មាញ និងធ្វើការសម្រេចចិត្តឬទស្សន៍ទាយដោយស្វ័យប្រវត្តិ។ ដូចជាកូនក្មេងដែលរៀនស្គាល់រូបសត្វឆ្មា ដោយសារឪពុកម្តាយធ្លាប់បង្ហាញរូបឆ្មាឱ្យមើលច្រើនដង រហូតដល់គេអាចចំណាំវាបានដោយខ្លួនឯងទោះបីជាឆ្មានោះមានពណ៌ផ្សេងក៏ដោយ។
Prosumers បុគ្គល ឬស្ថាប័ន ដែលមិនត្រឹមតែជា "អ្នកទិញអគ្គិសនីពីគេដើម្បីប្រើប្រាស់" ប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងជា "អ្នកផលិតអគ្គិសនី" (ឧទាហរណ៍៖ ផលិតពីសូឡាលើដំបូលផ្ទះ) ដើម្បីប្រើខ្លួនឯងផង និងលក់ត្រឡប់ទៅឱ្យក្រុមហ៊ុនអគ្គិសនីវិញផង។ ដូចជាអ្នកលេង Facebook ដែលមិនត្រឹមតែមើលវីដេអូរបស់គេ (អ្នកប្រើប្រាស់) ប៉ុន្តែថែមទាំងថតវីដេអូបង្ហោះខ្លួនឯង (អ្នកផលិត) ឱ្យគេមើលវិញផងដែរ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖