Электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях, на которых в электрическую преобразуются другие виды энергии: тепловая, водная, атомная, ветра, солнца и др. В зависимости от вида энергии электрические станции разделяют на тепловые, гидравлические, атомные, ветряные и др.
Промышленное значение приобрели только тепловые, гидравлические и атомные электрические станции. Электростанции, где используется энергия ветра и тепло солнечных лучей, представляют собой маломощные источники электроэнергии и не имеют промышленного значения.
На тепловых электростанциях вырабатывается электрическая энергия в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании в топках котлов твердого топлива (уголь, торф, горючие сланцы), жидкого (мазут) и газообразного (природный газ, а на металлургических заводах — доменный и коксовый газ).
Тепловая энергия превращается в механическую энергию вращения турбины, которая, в свою очередь, в генераторе, соединенном с турбиной, преобразуется в электрическую. Генератор становится источником электроэнергии. Тепловые электростанции различают по типу первичного двигателя (паровая турбина, паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, локомобиль, газовая турбина), а также по виду отпускаемой энергии (конденсационные и теплофикационные). Конденсационные станции снабжают потребителей только электрической энергией. Отработанный пар проходит цикл охлаждения и, превращаясь в конденсат, вновь подается в котел.
Снабжение потребителей не только электрической, но и тепловой энергией осуществляется теплофикационными станциями, называемыми теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). На этих станциях тепловая энергия только частично преобразуется в электрическую, а в основном расходуется на снабжение промышленных предприятий и других потребителей, расположенных в непосредственной близости от электростанций, паром и горячей водой.
Гидроэлектростанции (ГЭС) сооружают на реках, используя напор потока воды, искусственно создаваемый плотиной вследствие разности уровней воды по обеим ее сторонам. Вода вращает рабочее колесо гидротурбины и соединенный с ней электрический генератор, при этом энергия потока воды преобразуется в электрическую, вырабатываемую генератором. При сооружении ГЭС кроме вопросов выработки электроэнергии решаются и другие задачи народнохозяйственного значения — улучшение судоходства рек, орошение засушливых земель, водоснабжение и т. д.
Атомные электростанции (АЭС) представляют собой тепловые паротурбинные станции, но работающие не на органическом топливе, а использующие в качестве источника энергии теплоту, получаемую в процессе деления ядер атомов ядерного топлива (горючего) — урана или плутония. На АЭС роль котельных агрегатов выполняют атомные реакторы и парогенераторы.