国家能源集团大力实施创新驱动发展战略，把“创新型”作为战略取向的第一位，不断完善科技创新体系，推进重大科研攻关，努力构筑未来竞争的新动能、新优势。目前，集团拥有直属科研院所4个，分别是：国电科学技术研究院、北京低碳清洁能源研究院、国电新能源技术研究院、国家能源技术经济研究院。二级单位管理的科研院所9个，全体科研院所研发人员共2000余人。拥有12个国家级研发平台，5个院士工作站，12个博士后工作站。自主培养院士1名，聘任6名院士担任集团公司首席科学家。依托聘任院士及其团队，建立了7个协同创新中心，分别是： “煤炭清洁高效利用和应对气候变化协同创新中心”“新能源与环保协同创新中心”“智能发电协同创新中心”“煤矿智能化协同创新中心”“煤制化学品和新材料协同创新中心”“深部高温地热协同创新中心”和“智能重载铁路协同创新中心”。
