在火電工程領域，西北院長期保持行業絕對領先優勢，建設的國內項目投產總容量約占全國的14.5%，曾連續四次榮獲“工程總承包金鑰匙獎”。近年來，西北院積極響應國家能源政策，堅持煤電清潔高效發展原則，不斷提高煤炭轉化效率，把煤電的保障作用發揮到極致。通過對高效超超臨界、二次再熱、煤炭分級分質利用、碳捕集利用及封存、超臨界二氧化碳布雷頓循環發電、有機朗肯循環發電、調峰調頻、儲能改造、數字智能化等技術的研究，加快煤電技術的轉型升級，建成了世界首臺直接空冷百萬千瓦項目——寧夏靈武電廠二期、世界首個直接間接空冷百萬千瓦項目——陜能趙石畔電廠等20余臺百萬千瓦機組，以及我國首個二次再熱項目——華能安源二次再熱項目、世界首個汽輪機高位布置火電項目——國華錦界三期等100余臺60萬千瓦機組，位居行業前列。此外，西北院還總承包建設了榆林化學動力站等項目，打破能源、化工等傳統行業間的用能壁壘，在國內率先創出了跨行業多能耦合發展的新業態。