上世纪末至本世纪初期，由于国家经济发展对电力需求的快速增长，促进了电力生产技术日新月异的进步，国家电力改革如火如荼地展开，上大压小、节能减排等能源政策的出台对电源结构的优化和发电企业经济、技术、环保指标提出了新的要求，大容量、高参数机组建设发展迅猛。甘谷电厂2×12MW机组因容量小、能耗高、污染大而被国家发改委列入关停名单，企业的发展面临严峻挑战。 2003年以来，饱经沧桑的甘谷电厂终于确定了以发展求生存的理念，坚定不移地走“以大代小、技改发展”之路。甘肃省各级政府及中国大唐集团公司高度关注该厂所面临的困境。
2004年10月8日甘肃省发改委以“（2004）甘发改委能源函字第22号”文同意大唐甘谷发电厂开展以大代小技改工程的前期工作。同时，经大唐甘肃公司研究决定，甘谷电厂2×12MW机组从2006年5月30日开始转入停备。
西北电力设计院针对现有建厂条件，以及电力系统规划设计的意见，确定了工程的建设规模及装机方案。决定在老厂厂址上安装2台国产300MW亚临界直接空冷凝汽式发电机组，采用低氮燃烧、废水零排放、灰渣综合利用等节能降耗技术，配套建设先进高效的静电除尘设备和石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统。本期建设规模为 2×300MW，规划容量600MW，工程总投资约25。5亿元。
2006年6月12日国家发展和改革委员会以“发改办能源[2006]1199号”文同意该项目列入甘肃省“十一五”发展规划，并确定为甘肃省2007年开工备选电站项目。
2007年4月13日，国家发展和改革委员会以“发改能源[2007]790号”文件对大唐甘谷发电厂改扩建工程做了核准批复。按照大唐甘肃发电有限责任公司计划安排，从2007年6月30日起，老厂2×12MW机组正式关停。2×300MW技改工程建设于2006年8月30日启动，为确保2007年双投目标的实现，该厂合理控制工期，加快工程进度，及时调整一、二级网络计划，倒排工期，严密组织，克服了场地狭小、设备到货紧张的困难，到2007年11月中旬，全面完成了里程碑和一级网络确定的主要节点目标。一号、二号机组在启动调试中，均实现了锅炉水压试验、汽机扣盖、厂用电受电、锅炉点火、汽机冲转、机组并网、168试运七个“一次
成功”。两台机组于2007年12月15日～29日平稳顺利通过168小时满负荷试运行，正式移交投产。从开工到投产仅用了15。5个月时间，获得了大唐集团公司30万千瓦机组建设一流工期奖。
在抓好工程建设的同时，该厂实行主辅分离、外围承包，建立了以集控运行、点检定修为核心的发电专业化管理体制，进行部门和班组整合，实行全员竞聘上岗，形成人员技术力量的科学配置，完成了基建生产的无缝对接，实现了企业体制的跨越式转变。一个具有悠久历史的老型电厂，向现代化迈出了坚实的一步。
2007年12月29日，大唐甘谷发电厂2×300MW机组正式归调，进入商业化运营。新投产机组不但以年发电量33亿度的生产能力而显示出其优势，更以节能环保方面的先进设计而承担应尽的社会责任。该厂2台30万千瓦机组采用直接空冷汽轮机，水氢氢冷却发电机，具有烟尘脱硫、灰渣综合利用、零废水排放、隔声、吸声、消声等降噪音设施，在环保指标控制方面处于同类电厂先进水平。一是正常运行情况下厂区无废污水
排放，不会对电厂周围的水域产生影响，年用水量低于老厂用水量；二是与有关企业签定了粉煤灰和脱硫石膏综合利用协议书，粉煤灰和脱硫石膏可全部综合利用；三是采用高效静电除尘器和石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置，总除尘效率达99。6%；四是采取隔声、吸声、消声等措施，减少噪声污染。通过以上措施，对环境的污染可降低到最低，项目的建设符合国家环保政策。
改革发展中的大唐甘谷发电厂以崭新的面貌屹立于渭河之滨，继续发扬艰苦奋斗，开拓进取的“谷电精神”，以服务国民经济和社会发展为宗旨，以为建设小康社会提供“充足、可靠、合格、清洁”的电能为己任，坚持依法经营和科学发展，严格控制“四个零”目标、加强安全文明综合治理，全面建设“两型”企业，积极履行社会责任，坚定不移地向一流企业发展方向迈进，为构建社会主义和谐社会作出更大的贡献。
