國家能源集團大力實施創新驅動發展戰略，把“創新型”作為戰略取向的第一位，不斷完善科技創新體系，推進重大科研攻關，努力構筑未來競爭的新動能、新優勢。目前，集團擁有直屬科研院所4個，分別是：國電科學技術研究院、北京低碳清潔能源研究院、國電新能源技術研究院、國家能源技術經濟研究院。二級單位管理的科研院所9個，全體科研院所研發人員共2000余人。擁有12個國家級研發平臺，5個院士工作站，12個博士后工作站。自主培養院士1名，聘任6名院士擔任集團公司首席科學家。依托聘任院士及其團隊，建立了7個協同創新中心，分別是： “煤炭清潔高效利用和應對氣候變化協同創新中心”“新能源與環保協同創新中心”“智能發電協同創新中心”“煤礦智能化協同創新中心”“煤制化學品和新材料協同創新中心”“深部高溫地熱協同創新中心”和“智能重載鐵路協同創新中心”。
