发电厂是把其他形式的能量，如燃料的化学能、水流的位能和动能、核能等，转换成电能的工厂。目前我国电力系统中的发电厂，按使用的能源不同，主要有以下三种：
1．火力发电厂
火力发电厂简称火电厂，是利用燃料所蕴藏的化学能转变为电能。燃料在锅炉中燃烧时释放出热能，将水加热成一定温度和压力的蒸汽，然后利用蒸汽推动汽轮机旋转，带动发电机发电，使一部分热能转换为电能。在汽轮机中作过功的蒸汽，通过凝汽器冷却凝结成水，再送入锅炉。目前我国电力系统中仍以火电厂为主，所占比例约为70 ％。
火电厂所用的燃料主要是煤、石油和天然气三种。当前我国火力发电厂的燃料大多数是煤，并且尽量燃用劣质煤。
火电厂又分为凝汽式电厂和热电厂两种。
凝汽式电厂仅向用户供电能。一般认为，在煤矿附近建设大容量的凝汽式电厂，用高电压将电能输送给远方用户，比把凝汽式电厂建在城市或用户附近，而从远方运煤要经济合理得多。因此，我国在各煤炭基地或其附近，建设很多千兆瓦以上的大容量凝气式电厂，一般称为坑口电厂，也称区域性火电厂。
热电厂不仅向用户供电，同时还向用户供蒸汽或热水。在热电厂中，将汽轮机的中段抽出一部分蒸汽，直接供给用户；或把抽出的蒸汽引到一加热器中将水加热，给用户供热水。这样，可以大大减少进入凝汽器中的蒸汽量，提高热效率。目前200 M W 及以上的大型凝汽式机组的热效率仅为37 ％～40 ％，中小型凝汽式机组的热效率为25 ％～30 ％，而热电机组的热效率则高达60 ％～70 ％。由于供热距离有限，所以热电厂多建在城市和用户附近。我国热电厂容量多为数十至数百兆瓦的中小容量电厂。热电机组的发电出力与热力用户的用热情况有关，当用热量多时，热电机组必须相应多发电；用热量少时，发电出力也相应减少。因此，热电机组在电力系统中运行时，不如凝汽式机组灵活。
有些火力发电厂的原动机为燃气轮机，燃气轮机发电的生产流程如下：将大气中的空气吸入压气机中压缩到不低于0．3M Pa 的压力，温度相应升高到100 ℃以上，然后送入燃烧室，与喷入的燃料 （油或天然气） 在一定压力下混合燃烧，产生600 ℃以上的高温燃气，流入燃气轮机中膨胀作功，直接带动发电机发电；作功后的燃气最后排入大气。燃气轮机具有体积小、起动快、不需要大量用水、运行维护简便、机动性大、造价和运行费用低的优点，近年来在电力工业中发展较快。
2．水力发电厂
水力发电厂简称水电厂，是利用江河的水从上游流到下游时位能的变化，将水能变为电能。水电厂中发电机的原动机是水轮机，河水冲动水轮机旋转，带动发电机发电。水电厂的出力，与水的流量和上下游水位落差的乘积成正比。按照取水方式，水电厂可分为以下几种：
（1） 坝式水电厂。在河流上选择地质条件较好的适当位置，修建拦河坝，形成水库，抬高上游水位，使坝的上下游水位形成较大的集中落差，引水发电。坝式水电厂又分为坝后式和河床式两种。坝后式水电厂的厂房建筑在拦河坝的后面，不承受水的压力，适用于水头高于20 ～30m 的高水头水电厂。河床式水电厂的厂房与拦河坝相接，成为坝的一部分，故适用于水头低于30 ～35m 的低水头水电厂。我国水电厂多为坝式水电厂，如黄河上游的刘家峡水电厂等。
（2） 迳流式水电厂。利用有高落差的急流河道建坝，但不形成水库，将水引入水轮机。这种水电厂只能按天然河水流量的多少来发电，如我国长江中游的葛洲坝水电厂。
（3） 抽水蓄能电厂。它是一种特殊形式的水电厂，其建筑物情况与坝式水电厂相同，但其机组可按水轮机—发电机方式运行发电，也可按电动机—水泵方式运行抽水。
当电力系统中负荷低时，机组按电动机—水泵方式运行，利用系统中的多余电力，将下游水库中的水抽到上游水库中去，储存起来。待电力系统中高峰负荷时，上游水库放水，机组按水轮机一发电机方式运行发电，供电力系统使用。我国已规划在某些地区兴建较多的抽水蓄能电厂。
3．核能发电厂
核能发电厂与一般火电厂的基本原理相同，发电设备仍为普通的汽轮机和发电机，不同的是在核电厂中用核反应堆和蒸汽发生器代替火电厂的锅炉设备。核电厂可建成凝汽式电厂或热电厂。我国已在煤炭和水力资源较少的沿海地区，如浙江和广东建设了核电厂。
核电厂的能源来自核反应堆。在反应堆内，铀在慢中子的撞击下产生链式反应，使原子核分裂，放出巨大的能量。为了使慢中子对铀原子核进行有效地分裂，利用石墨或重水作减速剂。
核电厂中水的循环有两个独立回路。第一个回路由核反应堆、蒸汽发生器内的水管和循环水泵组成，在这一回路内高压力的水在反应堆内被加热后进入蒸汽发生器，将自身的热量传给第二回路的给水，使它变成蒸汽。第二回路由蒸汽发生器、汽轮机、凝汽器和给水泵组成，在蒸汽发生器内产生的蒸汽进入汽轮机作功，作完功的蒸汽排入凝汽器被冷却凝结成水，再由给水泵送回蒸汽发生器。
核电厂所需原料极少，例如一个50 M W 的核机组一昼夜仅消耗300g 铀。
发电厂还可按在系统中的地位和作用，分为主力发电厂、地区发电厂和企业自备电厂。主力电厂担负系统的主要供电任务，一般都是千兆瓦以上的大型电厂。地区电厂和企业自备电厂，都是中小型电厂，主要给某地区或企业供电。
