2002年张玉卓出任神华集团有限责任公司副总经理、党组成员，兼中国神华煤制油有限公司董事长。2008年12月出任神华集团有限责任公司总经理，2011年5月25日，任神华集团有限责任公司副董事长。
2011年12月，张玉卓当选中国工程院能源与矿业工程学部院士。2014年5月1，张玉卓出任神华集团有限责任公司党组书记、董事长。
张玉卓在今年的发展高层论坛上发言时称，全球能源多元化、清洁化、低碳化转型是实现巴黎协定目标的最直接途径，并重点介绍了神华的探索与实践。
他还指出，煤炭为国民经济发展提供了不可替代的支撑，在未来较长时间内仍将是中国的主体能源。中国在煤炭清洁高效利用、清洁转化和二氧化碳减排等方面技术已整体达到国际先进水平。未来要继续通过科技创新，创新煤炭清洁高效利用方式，特别是突破低碳利用的关键技术，实现未来煤基能源可持续发展。
张玉卓辞任董事长，他的煤炭行业生涯也告一段落。从天津市委常委、滨海新区书记开启政府任职的新阶段。
神华卷入的合并传闻
不同于一般的煤炭公司，神华集团有限责任公司1995年10月成立，以煤为基础，至今已发展成为集电力、铁路、港口、航运、煤制油与煤化工为一体，产运销一条龙经营的特大型能源企业，是目前我国规模最大、现代化程度最高的煤炭企业和世界上最大的煤炭供应商
神华集团主要开发煤炭等资源性产品，在电力、热力、港口、铁路、航运、煤制油、煤化工等行业领域进行投资。
根据神华集团官网的消息，截至2015年底，神华集团共有全资和控股子公司21家，投入生产的煤矿54个，投运电厂总装机容量7851万千瓦，拥有2155公里的自营铁路、2.7亿吨吞吐能力的港口和煤码头以及拥有船舶40艘的航运公司，总资产9314亿元，在册员工20.8万。
神华下属的国华电力是五大发电集团之后的重要发电企业，被称为四小之一。其煤电港运的模式也提高了抗风险能力，业绩在煤炭企业中遥遥领先。并在煤基化工领域不断开疆拓土。
去年，曾有消息称，神华将与中广核合并，煤电巨头与核电企业整合。但后来双方都澄清没有合并的事情。不过国资委在国企中一直推进央企的整合，包括宝钢和武钢合并，以及正在进行的核电领域中核和中核建的整合。
在煤炭电力领域，神华还卷入其它合并传闻。业内一直传闻神华与其它发电巨头合并，最近的传闻对象是大唐集团。但双方都没有正式回应传闻。截至2015年底，中国大唐集团公司资产总额7295.47亿元，员工总数逾10万人，发电装机规模达到12717.06万千瓦。
两家合并将缔造一个资产总额1.6万亿的能源巨头，发电装机规模超过2亿千瓦。发电企业的实力将会调整，按现有发电装机规模而言，双方合计的发电装机规模将提升到第一位。大唐之前的煤化工业务，神华曾经有意接手，但最后交易没有成功。
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