第一节 兴建背景
神头发电厂，经历了建厂可行性论证、规划筹建、选厂定点、厂址迁移、扩建发展等历史阶段。它的建设和发展是与国民经济发展相适应的，所走过的历程也是坎坷曲折的。
从1956年开始，党和政府为了开发能源基地，曾多次派北京电力设计院、雁北地区水利局、山西电力设计院等单位在神头地区勘探测量，掌握了大量数据资料，为以后的建厂奠定了基础。
上世纪六十年代末，七十年代初，正处在“文化大革命”的中期阶段。中苏发生了珍宝岛战争，全国处于备战状态。电厂的兴建一方面为了准备打仗的需要；另一方面为了满足雁北、忻州地区工农业生产发展的需要。当时，雁北、忻州地区严重缺电，电力生产与工农业发展极不协调。峨口铁矿投产急需负荷17万千瓦，忻州地区1972年预计负荷60万千瓦，雁北1972年预计负荷170万千瓦。到1975年，两个地区预计负荷达350万千瓦，而发电设备仅为170万千瓦，缺电180万千瓦。
根据雁北，忻州地区的战略地位以及工农业生产的发展情况，通过全省电力平衡，认为今后缺电越来越严重，加之全省供电网络尚未形成，将会给准备打仗、工农业生产发展带来严重影响。为了尽快扭转雁北、忻州地区严重缺电的局面，确保山西北部平时、战时连续可靠的生产，要求要有充足可靠的常备电源和适当数量的灵活、分散、隐蔽的战备电源。考虑到朔县神头镇一带的自然条件、经济条件、地理位置，建设一个新电厂是十分必要和理想的。神头发电厂就是在这样的形势之下开始兴建的。
第二节 规划筹建
神头发电厂最初在1956年就开始筹划，但因为经济困难，而且总体设计思路多次变更，所以一直处于筹备阶段。1966年“文化大革命”开始后，设计主要考虑的是“进山进洞”，到了1972年又调整为“靠路靠水”，在经过多方比较后，最终选定在靠近同蒲铁路的神头泉边兴建。
从1972年到1993年的21年中，电厂实现了连续建设、连续投产。1973年起，首先由山西省地方政府在这里建设了两台均为7.5万千瓦的小型机组，于1977年投产。但这两台机组的效能不佳，后来都被降为5万千瓦。在一期完工的同年，电厂被上划到中央政府，并开始二期工程的建设，安装两台从苏联引进的发电机组，于1981年完工。1982年起，中国和捷克政府合作，在神头建设了三期工程，安装四台捷克产的20万千瓦发电机组，于1987年全部建成。
在最初规划的时候，神头就被设计成了“一厂两站”，分为两套系统，可分别扩展。第二电厂于1987年开工，位置在第一电厂的西侧，安装两台同样是捷克产的50万千瓦发电机组，直接向京津唐电网供电。
神头电厂的建设，是根据我国国民经济发展的需要，逐步进行的。1972年1月15日，省电业局给省计委《补报朔县电厂设计任务书》建设规模及机组容量为：一期工程两台7.5万千瓦发电机组，要留有扩建余地。建议第二期建设工程规模为两台20万千瓦发电机组。1972年7月6日，朔县电厂厂址迁移定点会议上确定：一期工程装两台50万千瓦发电机组和长远规划装四台20万千瓦发电机组，总装机容量定为190万千瓦。在朔县召开的电厂初步设计审查会议上，根据水电部张玉珩同志传达的水电部的意见最后确定：朔县电厂一期工程按15万千瓦（由原2×5万千瓦发电机组，改为2×7.5万千瓦发电机组，另增加200T/h锅炉一台）建设，二期工程按40万千瓦（2×20万千瓦发电机组）建设。然后根据当地水、煤等资源条件，远景发展规划先按120万千瓦考虑。
第一期工程2×7.5万千瓦发电机组，于1973年10月开工，1977年2月竣工，历时4年零2个月。工程概算为8552万元，工程决算为9975.7万元；第二期工程2×20万千瓦机组，于1978年1月开工，于1981年7月竣工，历时3年零6个月，工程概算为25987.5万元，工程决算为26388.35万元。
党的十一届三中全会以后，我国进入了大规模的经济建设时期，神头发电厂在国民经济中的地位越来越重要，继续扩建越来越迫切。1981年在国家计委下达的燃（1981）541号《关于山西朔县神头电厂三期扩建工程和神头至大同500KV送电线路计划任务书的批复》文件中明确指出：“为适应京津地区用电增长的需要，经国务院批准，同意扩建朔县神头电厂三期工程建成和建设神头至大同500KV送电线路115KM。”该文件对扩建规模和煤源、水源明确规定：“神头电厂三期工程安装从捷克引进的四台20万千瓦汽轮发电机组。三期工程建成后，仍由神头泉取水，所需用煤由平朔露天煤矿供应。”第三期工程四台20万千瓦捷克汽轮发电机组，于1982年5月正式开工，1987年12月竣工。历时5年零7个月，工程概算为102.298万元。
从1971年开始规划筹建到1988年止，在17年的时间里，神头发电厂尽管在选厂定点、厂址迁移、工程设计、设计制造、安装施工到发电投产等方面存在一定的问题，特别是建厂初期受到极“左”路线干扰，延误较长时间。但是，在中央和省地各级领导的关怀下，在水电部和省局的具体帮助下，经过设计、建设、施工单位广大职工的共同努力，该厂走过了一条从无到有，从小到大，不断发展，不断前进的道路。
山西省革命委员会1971年9月26日以晋革发（1971）165号文，发出了《关于变更忻县电厂厂址为朔县电厂的通知》，由山西省电业局、雁北地区革命委员会和朔县共同进行了朔县电厂（当时称朔县电厂）的选厂定点工作。
1971年11月8日，由山西省电业局、雁北地区革命委员会在朔县第二次召开现场会议，进一步明确了厂址布置方案。经向山西省革命委员会业务组汇报，并根据中共山西省委书记张平化现场观察时的指示，最后决定朔县电厂在神头镇东小峪沟口南、国防公路以北建厂。主厂房零米标高确定为1078m，厂区采用阶梯式布置。
厂址选定后，采取边勘探、边设计、边备料、边施工的方法进行建厂。经山西省电力设计院一个星期突击，作出了初步的厂区布置和厂区场地平整草图。于11月16日经雁北地区革命委员会研究，原则同意。同时，成立了山西省朔县电厂筹建处和山西省朔县电厂指挥部。决定由雁北地区建筑工程公司施工，并于11月22日正式开工挖土。1972年4月，水利电力部杜星垣副部长到现场视察工作时提出，为了适应坑口电站发展的需要，并经省、地、县两次会议研究决定，1972年8月，厂址变更到王圐圙西北，即现场址，原厂址废止。
为了加快电厂建设步伐，山西省革命委员会业务组于1972年7月31日至8月1日，在朔县召开了解决当时电厂基本建设有关问题的会议。会议由省革委业务组组长李金时同志和业务组成员、省纪委党的领导组组长李西恒同志主持，雁北地区革委、省建委、省建工局、电业局、物资局、太原铁路局、大同铁路局、雁北建筑工程公司、省建工局二公司、朔县革委、朔县电厂等单位负责同志参加了会议。会议主要研究解决了四个问题：一是充实和加强了电厂工程指挥部的领导，明确指出指挥部为朔县电厂工程现场的建设、设计、施工的统一领导机构。指挥部成员由18人组成，刘肃同志任总指挥，白效玉同志任第一副总指挥，以李廷赋、郭文亮、郝运锁、彭有卿、任博生、崔其昌、陈题先地区领导为主；二是安排施工进度；三是神头车站改造和电厂铁路专用线的建设及接轨，应加速进行；四是在电厂建设时期，电厂的生活供应按大同市标准执行。
1972年9月8日至13日，根据省革委业务组晋革业（1972）301号文件通知，在朔县召开了水利电力部、山西省建委、煤化局、电业局、太原铁路局等十几个有关单位参加的朔县电厂初步设计审查会议，与会同志按照“多快好省地建设社会主义”的总路线，对设计进行了全面的审查。经过反复讨论、协商，在取得基本一致意见的基础上，产生了《朔县电厂初步设计审查意见》。
1972年10月7日，水利电力部以（1972）水电字第128号文对山西省电业局下达了《关于山西省朔县电厂初步设计审查意见的复函》：原则同意“（1972）晋革电基字第376号文关于朔县电厂初步设计审查意见的报告”，并补充了几点意见。1972年11月17日，省电业局以（1972）晋革电办字第484号文发出《关于改变厂名称的通知》，同意朔县会议提出的更改厂名的建议。通知中明确指出：“新筹建的山西省朔县电厂改名为山西省神头电厂。”以区别于朔县原有的一个小电厂。1973年9月4日水利电力部以（1973）水电生字第81号文下达了《关于调第五十列车电站到神头电厂发电的通知》。
1973年6月以后，神头电厂工程指挥部数次给朔县革命委员会写了工程征购土地的报告。在省革委未批准之前，工程指挥部同有关生产队签订了建厂占用土地协议书。至此，规划筹建工作基本就绪。在建设单位的共同配合下，神头一电厂一期1号机组装机容量5万千瓦，1977年2月投产发电；神头一电厂一期2号机组装机容量5万千瓦，1977年12月投产发电；第一电厂二期3号机组装机容量20万千瓦，1979年12月投产发电；第一电厂二期4号机组装机容量20万千瓦，1981年7月投产发电；第一电厂三期5号机组装机容量20万千瓦，1985年9月投产发电；第一电厂三期6号机组装机容量20万千瓦，1985年12月投产发电；第一电厂三期7号机组装机容量20万千瓦，1986年12月投产发电；第一电厂三期8号机组装机容量20万千瓦，1987年12月投产发电。
第三节 建设发展
1988年随着改革开放的进一步发展。京津唐地区和山西北部缺电的局面日益严重。神头二电厂的上马也列入议事日程。它位于一电厂西二公里处，设计总装机容量为200—220万千瓦，分两期建成。一期工程2台50万千瓦机组，是国家“七五”、“八五”期间重点建设项目，于1988年3月正式开工，1991年7月投产，二期扩建工程同样是两台50万千瓦机组，于1997年7月经国务院批准，可行性研究报告2001年2月经国家计委批准，2002年8月正式开工，2005年投入商业运营，该项目是国家“西电东送”北通道首批开工项目之一。两期工程建成后有4台50万千瓦发电机组，总装机容量200万千瓦，二期工程担负着山西省工农业生产和人民生活用电60%左右的供电任务。为京津唐地区、特别是山西省的国民经济发展和人民生活水平提高作出了重要的贡献，对我国市场经济建设起着重要的作用。
神头二电厂二期工程2005年建成后，电力城装机总量达330万千瓦，成为我国名副其实的“电力城”。在华北地区电力行业中举足轻重，名列前茅。其210的烟筒为“世界之最”。
第四节 电力城的外延
近年来，随着国家“以大代小”关闭小机组的电力调整布局，2007年2月27日，山西神头发电有限责任公司以神电综合（2007）12号《关于山西神头发电有限责任公司启动“以大代小”项目的请示》，向其股东中国电力国际发展有限责任公司申请建设2台60万千瓦超临界燃煤空冷机组，并安装烟气脱硫装置。建设工期33个月，工程于2010年3月开工建设，拟定于2012年8月1号机组投产，2012年12月2号机组投产。项目选址在朔州市平鲁区东部薛家洼，距中煤能源股份有限公司新建平朔东露天煤矿工业场地约1.8km。电厂燃煤将采用带式输送机运输，运输距离约1300m，带式输送机单路布置。
2007年5月31日中国电力国际发展有限公司以中国电力规划（2007）93号《关于神头发电公司开展“以大代小”项目前期工作的批复》，同意启动该项目。目前一期工程已正式开工建设，由上海电建、山西电建二公司、东北烟筒公司、天津等单位参与建设预计，预计2013年底投产发电。二期工程注册资金10亿元，已进入申报阶段。