1992年，国务院批准株洲电厂作为全国电力行业第一家“以大代小”的技改项目，扩建两台125MW燃煤发电机组，由湖南华银电力股份有限公司全额投资，1994年12月，经过两年多时间的建设，两台机组全部并网发电。2001年，在湖南省电力市场仍然相对疲软的情况下，充分挖掘自身潜力，全年完成发电量13．05亿kWh，完成供电量11．83亿kWh，完成供电煤耗370g/kWh，厂用电率8．98%。经济效益率在全国同类机组中名列前茅，被国家电力公司授予2000年度全国电力系统“双文明单位”、湖南省政府授予“清洁文明工厂”、湖南省电力公司授予“一流火力发电厂”等光荣称号。2000年3月，国务院批复了株洲电厂二期技改工程可研报告书，在两台125MW机组的基础上再扩建两台300MW燃煤发电机组。2001年6月18日，二期技改正式拉开了建设序幕。并继续由湖南华银电力股份有限公司全额投资，湖南电力建设开发总公司总承包这项工程。概算动态总投资22.52亿元。经过两年多时间的奋战，在全体参建者的努力下，第一台310MW（#3）机组于2003年8月29日正式投产发电，第二台310MW（#4）发电机组于2003年12月27日正式投产发电。一年内实现了“双机投产”，#4机组提前53天投产发电，创造了湖南火电建设史上从第一次并网发电到完成168小时满负荷运行仅用17天的最新最快纪录。工程2002年度、2003年度均被省政府授予“湖南省重点建设项目目标管理先进单位”称号，#3、#4机组2004年经达标验收合格被中国大唐集团公司授予“达标投产”机组称号,二期技改工程中开发的基于信息平台的火电建设项目管理，获第十一届国家级企业管理创新成果二等奖。