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火电厂球形煤仓内部，取料机正在作业/摄影 王剑峰
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煤炭是火电厂的主要能量来源，火电厂一般建有煤仓来存储煤炭，可在运输不均衡时作为缓冲，以保证发电机组稳定、安全运行。
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火电厂的冷却塔和烟囱/摄影 林宇先
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图中高度较高的为烟囱，随着处理工艺的进步，火电厂的烟囱逐渐与脱硫塔合并；高度较低、直径较大的是冷却塔，电厂中被加热的冷却水将在这里冷却后循环使用。
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“出人意料”的是，在火力发电量排名前十的省份中，几个南方沿海省份位列其中。[3]这些沿海省份人口密集，经济发达，对电力的需求格外旺盛，众多火电厂就近拔地而起，江苏、广东等省份的火力发电量甚至远超北方煤炭大省。
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例如，2018年，广东一省的火力发电量就达到3283亿千瓦时，比产煤大省山西还要高近20%。[4]要发出如此量级的电量，用于发电的煤炭必将以亿吨计算。然而，像广东这样的电力负荷中心并非煤炭的主要产区，与距离最近的煤炭基地也有千里之遥，如此大量的煤炭从何而来？[5]
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要回答这个问题，我们不妨先将目光转移到山西大同和河北秦皇岛，一条声名赫赫的铁路将两地相连，这便是大秦铁路。
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大秦铁路是我国的第一条重载铁路，单列列车全长可达近4000米，相当于10到20列高铁列车相连。更厉害之处在于，它以不到全国铁路0.5%的营运里程，完成了全国铁路系统近20%的煤炭量运输，相当于每秒有14吨煤炭从大同运出，奔向渤海之滨的秦皇岛，最后以海运的方式被运至东南沿海各省。
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2008年春节期间，南方地区遭遇雨雪冰冻灾害，大量输电和运输线路受损，近17个省份被迫拉闸限电。这期间，大量的煤炭由大秦铁路被源源不断送往南方，其单日运量就突破100万吨，并持续20天之久，可谓真正的雪中送炭。
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大秦铁路只是中国煤炭运输铁路网络的冰山一角。2019年9月，世界营运里程最长的重载铁路——浩吉铁路建成。这是一条纵贯南北的能源运输大通道，它北起内蒙古鄂尔多斯的浩勒报吉，途经内蒙古、陕西、山西、河南、湖北、湖南、江西7省区，终点为江西吉安，线路里程超过1800千米。全线的建成将使北煤南运的规模继续扩大，对于改善我国能源输送结构有重要的战略意义。
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随着经济发达地区用电需求的持续增长，浩浩荡荡的“西煤东运”“北煤南运”不再一劳永逸。因而，作为补充，在主要的电力负荷中心周边，还分布着一些中小型火电厂。这些火电厂建设成本低，建造速度快，但其发等量电力的耗煤量却比大型电厂高30%到50%。尤其在技术不成熟的年代，这些中小型火电厂排出的大量烟尘、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）等，无法得到统一、高效的处理，造成严重的空气污染。
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大秦铁路穿过北京昌平段隧道/摄影 王嘉
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大秦铁路于1985年开工建设，1992年建成通车，是我国西煤东运的主要通道（北通道）之一。除了主要运载山西北部的煤炭，一些来自内蒙古西部、陕西北部的煤炭也由大秦铁路运出。
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为解决这些问题，大约在20世纪60年代，在煤炭坑口和中转港口附近，有众多大型火电厂开始崛起。例如，位于内蒙古呼和浩特的托克托电厂距离准格尔大型煤田仅50千米，装机容量达到672万千瓦，居世界燃煤电厂第一位。大型坑口、港口电厂的建设，能大大减轻煤炭运输的压力，提升燃煤效率，同时能统一控制排放。
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但是电厂与负荷中心之间，有时相距数千千米，这又该如何解决？答案其实很简单：输电。不过，输电实现起来并非易事，长距离的输电首先就让线路阻抗无法被忽略。人们只能尽量降低传输电流，才能最大限度地减少线路损耗。这意味着在传输功率一定的情况下，保证经济性的同时，必须尽可能提升输电电压。[6]
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但面对高电压，变压技术、绝缘技术、建设成本、运维难度等，都注定是不小的挑战。直到1954年，我国才拥有了自行设计施工的第一条220千伏高压输电线路，但这在当时落后世界大概30年之久。到如今，60多年过去，从高压到超高压，从超高压到特高压，我国的远距离输电技术突飞猛进。[7]
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目前我国最高电压等级已达到交流1000千伏和直流±1100千伏，单条线路的输电距离更是突破3000千米，这相当于乌鲁木齐到南京的直线距离，在全世界首屈一指。
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铁路和输电两张网络纵横交错，让无论是位于负荷中心，还是处在坑口和港口附近的火电厂都能共同发力，组成我国电力工业的中流砥柱。
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