Original Title: SMART GRID INNOVATION: MACHINE LEARNING FOR REAL-TIME ENERGY MANAGEMENT AND LOAD BALANCING
Source: doi.org/10.51594/estj.v4i6.1395
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

នវានុវត្តន៍បណ្តាញអគ្គិសនីឆ្លាតវៃ៖ ការប្រើប្រាស់ម៉ាស៊ីនរៀនសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងថាមពល និងតុល្យភាពបន្ទុកតាមពេលវេលាជាក់ស្តែង

ចំណងជើងដើម៖ SMART GRID INNOVATION: MACHINE LEARNING FOR REAL-TIME ENERGY MANAGEMENT AND LOAD BALANCING

អ្នកនិពន្ធ៖ Wisdom Samuel Udo (Independent Researcher, UK), Jephta Mensah Kwakye (Independent Researcher, USA), Darlington Eze Ekechukwu (Independent Researcher, UK), Olorunshogo Benjamin Ogundipe (Redeemer’s University, Nigeria)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2023, Engineering Science & Technology Journal

វិស័យសិក្សា៖ Electrical Engineering & Data Science

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមនៅក្នុងបណ្តាញអគ្គិសនីប្រពៃណី ដូចជាការប្រែប្រួលតម្រូវការថាមពល ការចែកចាយបន្ទុកមិនមានប្រសិទ្ធភាព និងការលំបាកក្នុងការរក្សាស្ថេរភាពនៅពេលបញ្ចូលថាមពលកកើតឡើងវិញ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះពិនិត្យ និងវិភាគលើការអនុវត្តបច្ចេកទេសម៉ាស៊ីនរៀន (Machine Learning) ផ្សេងៗ ដើម្បីវិភាគទិន្នន័យដ៏ច្រើនសន្ធឹកសន្ធាប់ និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពប្រតិបត្តិការបណ្តាញអគ្គិសនី។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
ARIMA (AutoRegressive Integrated Moving Average)
គំរូវិភាគស계ស៊េរីពេលវេលាដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវការតំរែតំរង់ស្វ័យប្រវត្តិ និងមធ្យមភាគផ្លាស់ទី
មានសមត្ថភាពចាប់យកលំនាំស្មុគស្មាញនៅក្នុងទិន្នន័យប្រវត្តិសាស្រ្ត និងត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយសម្រាប់ការទស្សន៍ទាយ។ អាចមានកម្រិតក្នុងការចាប់យកទំនាក់ទំនងមិនមែនលីនេអ៊ែរ (Non-linear) ឬភាពអាស្រ័យរយៈពេលវែង បើធៀបនឹងវិធីសាស្ត្រ Deep Learning។ មានប្រសិទ្ធភាពក្នុងការកំណត់អត្តសញ្ញាណលំនាំនៃវដ្ត និងឥទ្ធិពលតាមរដូវកាល (Seasonal effects) នៅក្នុងតម្រូវការអគ្គិសនី។
LSTM (Long Short-Term Memory)
បណ្តាញសរសៃប្រសាទសិប្បនិម្មិត (RNN) ដែលរចនាឡើងដើម្បីរៀនភាពអាស្រ័យរយៈពេលវែង
មានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់សម្រាប់ការទស្សន៍ទាយបន្ទុក (Load Forecasting) ដោយសារវាអាចចាប់យកសក្ដានុពលនៃពេលវេលា និងលំនាំតាមរដូវកាលក្នុងរយៈពេលវែង។ ទាមទារធនធានកុំព្យូទ័រខ្លាំងសម្រាប់ការបណ្តុះបណ្តាល (Training) និងត្រូវការទិន្នន័យច្រើន។ ផ្តល់នូវការទស្សន៍ទាយតម្រូវការថាមពលនាពេលអនាគតដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ ដោយវិភាគលើទិន្នន័យប្រើប្រាស់ និងកត្តាខាងក្រៅ។
Reinforcement Learning (RL)
ការរៀនដោយពង្រឹង ដែលម៉ូដែលរៀនតាមរយៈការសាកល្បង និងកំហុសដើម្បីធ្វើការសម្រេចចិត្ត
ស័ក្តិសមសម្រាប់ការគ្រប់គ្រង និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពបណ្តាញអគ្គិសនីតាមពេលវេលាជាក់ស្តែង (Real-time) ដោយមានការរៀនបន្ត។ ដំណើរការបណ្តុះបណ្តាលអាចមិនមានស្ថេរភាព ហើយទាមទារឱ្យមានការកំណត់បរិស្ថានត្រឹមត្រូវ។ ត្រូវបានប្រើប្រាស់ដោយ National Grid (UK) ដើម្បីកែតម្រូវការផលិត និងតម្រូវការថាមពលដោយស្វ័យប្រវត្តិ។
Support Vector Regression (SVR)
បច្ចេកទេសតំរែតំរង់ដែលប្រើគោលការណ៍របស់ Support Vector Machine
ផ្តល់នូវការទស្សន៍ទាយរឹងមាំសម្រាប់តម្រូវការខ្ពស់បំផុត (Peak demand) ជាពិសេសនៅក្នុងចន្លោះទិន្នន័យដែលមានវិមាត្រខ្ពស់។ អាចយឺតយ៉ាវនៅពេលធ្វើការជាមួយសំណុំទិន្នន័យធំខ្លាំង។ មានប្រសិទ្ធភាពក្នុងការប៉ាន់ប្រមាណទំហំនៃបន្ទុកខ្ពស់បំផុត (Peak loads) ដោយផ្អែកលើអថេរព្យាករណ៍ជាបន្តបន្ទាប់។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអនុវត្តប្រព័ន្ធនេះទាមទារហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធបច្ចេកវិទ្យាទំនើប និងសមត្ថភាពកុំព្យូទ័រខ្ពស់ ដើម្បីគាំទ្រដល់ការវិភាគទិន្នន័យតាមពេលវេលាជាក់ស្តែង។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ករណីសិក្សានៅក្នុងឯកសារនេះផ្តោតជាសំខាន់លើប្រទេសអភិវឌ្ឍន៍ដូចជា សហរដ្ឋអាមេរិក (PG&E, SCE) និង ចក្រភពអង់គ្លេស (National Grid) ដែលមានហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធពេញលេញ និងអាកាសធាតុខុសពីកម្ពុជា។ ការនេះសំខាន់សម្រាប់កម្ពុជា ព្រោះគំរូដែលបណ្តុះបណ្តាលលើទិន្នន័យបរទេសអាចនឹងមិនមានប្រសិទ្ធភាពពេញលេញទេ ដោយសារភាពខុសគ្នានៃឥរិយាបថប្រើប្រាស់ថាមពល និងលក្ខខណ្ឌអាកាសធាតុត្រូពិច។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រនេះមានសារៈសំខាន់ និងអាចអនុវត្តបានយ៉ាងល្អសម្រាប់កម្ពុជា ក្នុងការធ្វើទំនើបកម្មប្រព័ន្ធអគ្គិសនីជាតិ និងការគ្រប់គ្រងថាមពលកកើតឡើងវិញ។

ការអនុវត្តបច្ចេកវិទ្យានេះនឹងជួយឱ្យកម្ពុជាកាត់បន្ថយការខ្ជះខ្ជាយថាមពល និងបង្កើនស្ថេរភាពនៃការផ្គត់ផ្គង់ ប៉ុន្តែទាមទារឱ្យមានការវិនិយោគលើកុងទ័រឆ្លាតវៃ និងធនធានមនុស្សផ្នែក Data Science ជាមុនសិន។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ជំហានទី ១៖ សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះ Data Science និង Python: និស្សិតគួរចាប់ផ្តើមរៀនសរសេរកូដភាសា Python និងបណ្ណាល័យសំខាន់ៗដូចជា Pandas, NumPy, និង Scikit-learn សម្រាប់ការវិភាគទិន្នន័យ។
  2. ជំហានទី ២៖ ស្វែងយល់ពី Time Series Forecasting: សិក្សាពីរបៀបបង្កើតម៉ូដែល ARIMA និង LSTM ដោយប្រើប្រាស់ TensorFlow ឬ PyTorch ដើម្បីអនុវត្តលើទិន្នន័យប្រើប្រាស់អគ្គិសនី (អាចរកបាននៅ Kaggle)។
  3. ជំហានទី ៣៖ ការពិសោធន៍ជាមួយទិន្នន័យជាក់ស្តែង (បើអាច): សាកល្បងប្រមូលទិន្នន័យពីកុងទ័រឆ្លាតវៃនៅតាមគេហដ្ឋាន ឬស្ថាប័ន (Smart Meters) ដើម្បីវិភាគពីលំនាំនៃការប្រើប្រាស់ថាមពល និងអនុវត្តបច្ចេកទេស Anomaly Detection។
  4. ជំហានទី ៤៖ សិក្សាពី Grid Simulation Tools: រៀនប្រើប្រាស់កម្មវិធីត្រាប់តាមបណ្តាញអគ្គិសនីដូចជា GridLAB-D ឬ OpenDSS ដើម្បីសាកល្បងបញ្ចូលក្បួនដោះស្រាយ ML ទៅក្នុងការគ្រប់គ្រងបណ្តាញ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Smart Grid បណ្តាញអគ្គិសនីឆ្លាតវៃគឺជាប្រព័ន្ធផ្គត់ផ្គង់អគ្គិសនីដែលប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាឌីជីថល និងការទំនាក់ទំនងពីរផ្លូវ (Two-way communication) ដើម្បីតាមដាន និងគ្រប់គ្រងការប្រើប្រាស់ថាមពលដោយស្វ័យប្រវត្តិ។ វាជួយឱ្យប្រព័ន្ធមានប្រសិទ្ធភាព និងអាចដោះស្រាយបញ្ហាដាច់ភ្លើងបានរហ័ស។ ប្រៀបដូចជាការប្តូរពីទូរស័ព្ទដៃចាស់ (Nokia) មកប្រើស្មាតហ្វូន (iPhone) ដែលអាចតភ្ជាប់អ៊ីនធឺណិត និងដឹងពីព័ត៌មានគ្រប់យ៉ាង។
Demand Response យុទ្ធសាស្ត្រគ្រប់គ្រងថាមពលដែលលើកទឹកចិត្តឱ្យអ្នកប្រើប្រាស់កាត់បន្ថយ ឬផ្លាស់ប្តូរការប្រើប្រាស់អគ្គិសនីនៅអំឡុងពេលដែលមានតម្រូវការខ្ពស់ (Peak hours) ជាថ្នូរនឹងការបញ្ចុះតម្លៃ ឬការលើកទឹកចិត្តផ្សេងៗ ដើម្បីរក្សាលំនឹងបណ្តាញ។ ដូចជាហាងកាហ្វេដែលបញ្ចុះតម្លៃនៅម៉ោងស្ងាត់ ដើម្បីកុំឱ្យភ្ញៀវមកប្រជ្រៀតគ្នាតែនៅពេលថ្ងៃត្រង់។
Phasor Measurement Units (PMUs) ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលមានល្បឿនលឿនបំផុត ប្រើសម្រាប់វាស់វែងរលកអគ្គិសនី (Voltage and Current waves) នៅលើបណ្តាញអគ្គិសនីក្នុងពេលជាក់ស្តែង។ វាជួយឱ្យវិស្វករដឹងពីសុខភាពរបស់បណ្តាញ និងការពារការដាច់ភ្លើងជាប្រព័ន្ធ។ ប្រៀបដូចជាម៉ាស៊ីនវាស់ចង្វាក់បេះដូងដែលតាមដានសុខភាពរបស់អ្នកជំងឺរៀងរាល់វិនាទី ដើម្បីដឹងភ្លាមៗបើមានអ្វីខុសប្រក្រតី។
Advanced Metering Infrastructure (AMI) ប្រព័ន្ធហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធដែលរួមបញ្ចូលកុងទ័រឆ្លាតវៃ (Smart Meters) បណ្តាញទំនាក់ទំនង និងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងទិន្នន័យ។ វាអនុញ្ញាតឱ្យក្រុមហ៊ុនអគ្គិសនីអានលេខកុងទ័រពីចម្ងាយ និងអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកប្រើប្រាស់តាមដានការប្រើប្រាស់របស់ខ្លួនភ្លាមៗ។ ដូចជាការផ្ញើសារ (Chat) ឆ្លើយឆ្លងភ្លាមៗរវាងផ្ទះរបស់អ្នក និងក្រុមហ៊ុនអគ្គិសនី ដោយមិនចាំបាច់មានបុគ្គលិកដើរកត់លេខកុងទ័ររាល់ខែ។
Distributed Energy Resources (DERs) ប្រភពផលិតថាមពលខ្នាតតូចដែលស្ថិតនៅរាយប៉ាយជិតកន្លែងប្រើប្រាស់ ដូចជាផ្ទាំងសូឡាលើដំបូលផ្ទះ ឬកង្ហារខ្យល់តូចៗ។ ការគ្រប់គ្រង DERs គឺសំខាន់ណាស់ក្នុង Smart Grid ព្រោះវាធ្វើឱ្យការផលិតថាមពលមិនពឹងផ្អែកតែលើរោងចក្រធំមួយ។ ដូចជាការដាំបន្លែនៅសួនច្បារផ្ទះខ្លួនឯង ដើម្បីកាត់បន្ថយការទិញពីផ្សារទំនើបធំ។
Load Forecasting ការប្រើប្រាស់ទិន្នន័យប្រវត្តិសាស្រ្ត និងកត្តាអាកាសធាតុ ដើម្បីទស្សន៍ទាយថាតើនឹងមានតម្រូវការប្រើប្រាស់អគ្គិសនីប៉ុន្មាននៅពេលអនាគត (ម៉ោងបន្ទាប់ ឬថ្ងៃស្អែក) ដើម្បីឱ្យក្រុមហ៊ុនអាចត្រៀមផលិតថាមពលបានត្រឹមត្រូវ។ ដូចជាអ្នកលក់បាយដែលប៉ាន់ស្មានថាថ្ងៃស្អែកនឹងមានភ្ញៀវប៉ុន្មាននាក់ ដើម្បីទិញអង្ករ និងម្ហូបទុកឱ្យល្មម។
Long Short-Term Memory (LSTM) ជាប្រភេទពិសេសនៃបណ្តាញសរសៃប្រសាទសិប្បនិម្មិត (AI) ដែលមានសមត្ថភាពចងចាំព័ត៌មានសំខាន់ៗក្នុងរយៈពេលយូរ។ នៅក្នុងបរិបទនេះ វាត្រូវបានប្រើដើម្បីវិភាគទិន្នន័យប្រើប្រាស់អគ្គិសនីពីអតីតកាល ដើម្បីទស្សន៍ទាយតម្រូវការនាពេលអនាគតយ៉ាងជាក់លាក់។ ប្រៀបដូចជាសិស្សដែលពូកែចងចាំមេរៀនតាំងពីដើមឆ្នាំ ដើម្បីយកមកដោះស្រាយលំហាត់នៅចុងឆ្នាំ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖