Die thermische Leistung ist eine physikalische Größe, die eine in einer Zeitspanne umgesetzte Wärmeenergie bezogen auf diese Zeitspanne angibt. Sie ist eine charakteristische Kenngröße einer Energieumwandlungsanlage. Sie wird üblicherweise in Kilowatt (kW) oder Megawatt (MW) angegeben und beschreibt den Wärmestrom.
Der in einem Dampfkraftwerk vom Dampferzeuger erzeugte Dampf enthält Energie. Die gesamte Energie ergibt sich aus der Dampfmenge, der Dampftemperatur und dem Dampfdruck. Bei einem Dampfkessel entspricht die thermische Leistung dem Wärmeinhalt des zugefügten Brennstoffs abzüglich der Verluste durch Abgas (Schornstein) und weitere Wärmeübertragung der Anlage in die Umgebung (Abstrahlung, Wärmeleitung und Konvektion, unter anderem auch durch die Lüftung innerhalb des Kesselhauses).
Aus dem Verhältnis der thermischen Leistung zur chemischen Energie des Brennstoffs wird der Wirkungsgrad des Dampferzeugers (Dampfkessels) berechnet. Hierbei wird der Eigenbedarf der Anlage nicht berücksichtigt. Bis zur Netto-Energieabgabe eines Dampfkraftwerks in Form von elektrischer Energie in das Stromnetz müssen noch eine Reihe von Verlusten berücksichtigt werden, u.a. für die Kondenswärme (ca. 55 % der thermischen Leistung, sofern nicht ein Teil als Fernwärme weiter genutzt wird) und den Eigenbedarf (ca. 8 % der Generatorleistung) berücksichtigt werden.
Die thermische Leistung wird auch in der Berechnung des theoretischen Gesamtenergie-Potentials verwendet, um etwa die notwendige Kühlung eines Kraftwerkes oder Möglichkeiten der Fernwärmenutzung abzuschätzen. Eine vollständige Nutzung des gesamten Wärmestroms ist allerdings nicht möglich, da immer Verluste im gesamten Übertragungssystem (Reibung, Leckstellen usw.) auftreten. Auch bei der Übertragung des elektrischen Stroms treten Verluste auf, so dass die elektrische Leistung keine Rückschlüsse auf die tatsächlich genutzte Energie beim Endverbraucher erlaubt. Die oft bei Kraftwerken angegebene Zahl der versorgten Haushalte ist daher nur ein Schätzwert.
In einem anderen Sinne wird als thermische Leistung die Abgabe von Wärme einer Kraft-Wärme-Kopplung-Anlage bezeichnet, bei der Häuser beheizt und Prozesswärme für die Industrie verwendet wird. Damit soll die Abwärme, die bei Großkraftwerken durchschnittlich 62 % beträgt, sinnvoll genutzt werden.[1] Bei dieser Betrachtung können die abgegebene thermische Leistung und die elektrische Leistung zusammengerechnet werden.
Die folgende Tabelle zeigt das Verhältnis der elektrischen Leistung zur Abwärme, die am Standort des Kraftwerks freigesetzt wird, also ohne Übertragungsverluste bis zum Endverbraucher.
| Maschine, Prozess | Eingesetzte Energie | Abwärme | elektrische Leistung % |
| Kernkraftwerk | nuklear | 65–67 | 33–35[2] |
| GuD-Kraftwerk (Erdgas) | chemisch | 40–50 | 50–60 |
| Wärmekraftwerk (Kohle) | chemisch | 50–75 | 25–50 |
| Kraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung | chemisch | 18-40 | 60-82 |