中国石化积极探索应用新能源，取得了显著效果。据中国质量新闻网2014年3月份报道：
近年中国石化积极拓展新的能源领域、完善能源供应结构、提高能源保供能力，发展油砂、煤层气、页岩气等非常规油气资源，探索清洁利用煤炭资源，推广使用乙醇汽油、生物柴油、生物航煤等生物质新能源，规模化开发地热资源等。2007-2012年中国石化在煤化工、生物质、地热等新能源发展上已累计投入82 亿元。
国家能源局推广中国石化地热开发雄县模式
2014年2月，全国地热能利用工作会议在河北雄县召开。会议透露，“十三五”末，地热能有望形成新的产业增长点，中国将打造数十个“无烟城”。
国家发改委副主任、国家能源局局长吴新雄表示，目前，我国大气污染已十分严重，有些地区雾霾天气几乎常态化。去年全国近一半省份雾霾天数为历史最多，京津冀地区很多城市PM2.5指数排在前十位。采用清洁能源替代供热燃煤，是当前大气污染防治的一项极其重要的迫切任务。中国石化在雄县利用地热供暖满足了县城90%以上的供热需求，为我们解决大气污染治理难题开辟了新途径。
中国石化集团公司副总经理、国家地热能中心主任曹耀峰说，中国石化把地热资源开发作为集团公司的一个单独产业进行整体规划，将新星公司定位成以地热开发利用为主的清洁能源公司。截至目前，中国石化拥有地热井170余口，供热面积2200万平方米，年替代标煤64万吨，减排二氧化碳160万吨。
河北省发改委相关负责人表示，地热能源是一种清洁的新型可再生能源，积极开发利用地热能对缓解河北省传统石化能源消耗压力、治理京津冀大气雾霾有着重要意义。“雄县模式”是河北省与中国石化合作的典范，为全省推广地热能集中供热起到了很好的示范引领作用。
中国石化新星公司负责人表示“政府主导、政企合作、技术先进、环境友好、造福百姓”是“雄县模式”的主要特征，这一模式得到了能源局、国土部等部委以及地方政府、业界的认同，具有重要的推广意义。
中国石化新星公司地热开发区域已经扩展到山东、山西、河南、河北、陕西、辽宁、四川、天津、湖北等18个省份。下一步，新星公司将积极推广“雄县模式”，为打造“无烟城”继续做出贡献。
2009年8月，雄县人民政府与中国石化新星公司签订战略合作协议。经过4年多努力，雄县90%以上的供暖均采用地热能源。雄县地热资源开发CDM（清洁发展机制）通过了国家发改委审核，于2013年8月30日在联合国成功注册。雄县采用地热供暖后，年替代标煤9万吨，减排二氧化碳22.5万吨。
成立专业公司推进煤炭清洁利用
全球煤炭资源丰富，能够开采100年以上，远远高于石油和天然气。如何清洁、高效地利用好煤炭资源成为人类增强能源保障的重要命题。
中国石化充分发挥在能源和石油化工领域的技术和人才优势，坚持“绿色、低碳、清洁、健康”的发展路线，推进煤化工技术研发和项目建设，力争走在煤炭高效利用的前列。
2012年9月，中国石化长城能源化工有限公司揭牌成立，标志着中国石化煤化工业务进入快速推进、专业化管理的新阶段，将有力推进内蒙古、新疆、贵州、安徽、河南和宁夏等煤化工基地的建设。
生物质燃料的研发应用方面始终走在国内前列
在生物航煤方面，2013年4月，中国自主研发的1号生物航煤首次试飞成功，中国成为继美国、法国、芬兰之后第四个拥有生物航煤自主研发生产技术的国家，中国石化成为国内首家拥有生物航煤自主研发生产技术的企业。2014年2月，中国第一张生物航煤生产许可证落户中国石化，标志着国产生物航煤正式进入商业化应用阶段。
在燃料乙醇方面，中国石化自2003年以来已在4省27市推广使用乙醇汽油，累计销售乙醇汽油6100万吨；
在生物柴油方面，2006年在所属石家庄炼厂建成了1万吨/年生物柴油的中试装置，先后完成了以菜籽油、棉籽油、棕榈油、大豆酸化油、餐饮废油等为原料生产生物柴油的中试试验。另外，为解决生物柴油原料供应问题，正按照“林油一体化”的生物柴油原料发展战略，利用宜林地种植木本油料植物制取生物柴油，发展具有中国特色的生物柴油产业。
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