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华北地区蕴藏着丰富的能源资源，加之地理位置优越，对外交通条件便利，使得华北地区发展成为我国最大的能源工业基地。山西省既是新中国成立以来全国煤炭生产和外调量最大的省份，也是国家最重要的电力供应基地之一，还是我国目前煤层气开发利用规模最大的省份，在保障全国经济发展和国家能源安全方面有着至关重要的作用。内蒙古自治区的煤炭储量、煤炭产能、煤炭外运量均居全国第1位，发电量、外送电量、风电装机也均居全国第1位。六个“全国第一”充分证明了内蒙古保障国家能源安全的战略地位十分突出。
华北电网新能源资源禀赋突出，新能源装机、新能源发电电力、新能源发电量始终位居全国区域电网首位。截至具体时间，新能源最大发电电力达到1.04亿千瓦，成为国内首个新能源发电电力突破1亿千瓦大关的区域电网。破亿目标的实现，对于华北电网建设新型电力系统和落实“双碳”目标具有重要的里程碑意义。
数据显示，截至2020年年底，内蒙古新能源装机达5000万千瓦，全区超1/3的电力装机和1/5的全社会用电量来自新能源，其中风电累计并网量位居全国第1位，全区可再生能源发电装机超过全国风光总装机容量的1/10。与此同时，内蒙古自治区现已成为我国重要的光伏设备制造产区之一。2019年该区单晶硅产能占全国总产能的1/3以上。
河北省太阳能资源好，尤其是张家口，水平面年总辐射量高达1700千瓦·时/平方米，即使在限电的情况下，年发电小时数也在1400小时上下。2019年、2020年，河北省全省光伏电站发电小时数分别为1389小时、1336小时，属于东南部发电量最大的省份之一。2020年，河北新增光伏装机约716万千瓦，成为全国年光伏新增装机第一大省，占当年全国新增装机总量的约15%。
此外，华北地区的氢能产业也走在全国前列，自2016年以来便成为全国范围内发展较为领先的氢能产业集群。截至目前，北京市已打造成包括氢气制储运、燃料电池汽车研发及加氢站建设运营的全产业链条，且继续加大力度引进新能源企业。北京现有一座在运行加氢站——永丰加氢站，已建成13年，日加氢量达200千克/天。天津市计划到2022年，初步打造形成氢能全产业链发展格局，预计行业总产值将突破百亿元；并将建设天津滨海新区氢燃料新能源汽车产业园，全面布局氢能和燃料电池全产业集群，打造氢燃料新能源汽车产业园、氢能智慧交通示范城市。河北省是京津冀氢能产业集群重要的组成部分之一，利用其环渤海心脏地带的经济优势及水电、风电资源，发展氢能经济产业。未来，河北的重点发展环节在于利用自然资源制氢，为整个华北地区提供直接用于燃料电池产品的氢气。山西省将培育氢能优势产业集群，探索“煤制氢+二氧化碳捕集封存（CCS）”、可再生能源制氢等低碳高效技术，开展“新能源+储能”试点示范。山西省已于2019年6月28日，开工建设总投资27亿元的雄韬氢雄大同氢能产业园，重点推动氢燃料电池产业。内蒙古自治区风电、煤炭等资源丰富，用于发展氢能具备巨大优势。乌海市已投用了内蒙古首座运营加氢站——乌海化工加氢站，致力于打造氢能城市。
华北地区的资源优势主要集中在河北、山西、内蒙古3个省份。河北省能源工业中的洗精煤、原煤、原油产量和发电量分别居全国第1位、第6位、第7位、第4位，其石油、天然气储量丰富，资源分布广泛，体系完整，具有建设大型钢铁、建材、化工等综合性工业基地和发展煤化工、油化工、盐化工的有利条件和良好基础。内蒙古自治区的煤炭、天然气、风、光等资源均十分丰富，位居全国前列。山西省的煤炭资源储量大、质量好。除煤炭资源外，煤田的煤层中还含有丰富的煤层气。其煤炭和电力外输量均居全国前列，有力地支援了兄弟省份的经济建设，为全国的经济发展做出了巨大的贡献。
华北地区是中国政治心脏所在地，是全国行政管理枢纽，政治外交、军事国防、生态环境地位突出，具有丰富的自然资源和雄厚的经济基础。北京市的首都区位优势对经济发展无疑具有重要作用。同时，北京市是世界上少有、中国最大的科技和智力密集区；天津市地理位置优越，是华北、西北等地区的重要出海口，天津港与170多个国家和地区、300多个港口建立了长期通航和贸易关系，还是东北亚地区亚欧大陆桥铁路运输距离最近的起点城市；内环京津、外环渤海的经济地理特征构成了河北省经济发展的独特区位优势，环渤海的区位特点为河北不断扩大对外开放创造了极为有利的条件；内蒙古自治区和中国东北、华北、西北三大经济区相连，具有很好的地缘优势，中东部地区毗邻京津环渤海经济带，东部地区接壤东北三省，使其能源产业可与西北、华北、东北三大经济区内的工业实现联动发展，北部接壤蒙古国和俄罗斯，区位的巨大优势有利于发展同俄罗斯、蒙古国等国的能源贸易；山西省处在联系东、西部的接合部位，邻接北京、天津等工业发达的城市，与上海、武汉等城市相距不远，交通比较便利，故山西能源基地在国民经济发展中具有“承东启西”的区位优势。一方面，山西能源基地成为全国经济发展的能源基础，另一方面，适中的地理位置使山西成为进出西北、西南的重要通道，是国家建设逐步西移的前沿阵地。
华北地区的科教与人才优势主要集中在京津地区。北京地区无论是高级人才的培养、科技力量、科研水平和成果数量，还是科技投入产出能力、技术辐射和扩散能力、科技产业化均居全国领先地位，科技和智力优势成为北京市经济发展潜在的最大比较优势；天津市聚集了电子科技集团、南开大学、天津大学等一批国内领先的科研院所、高校和一大批具备良好科研能力的企业，在生物质能源、太阳能、风力发电等方面的科研成果在国内处于领先地位。天津大学在生物质能源、太阳能、风力发电等方面的科研成果在国内处于领先地位。南开大学在薄膜太阳能电池领域的研究能力更是接近国际领先水平。
华北地区是我国重要的经济发展引擎和能源消费中心之一，同时，也是大气和水污染最严重、资源环境与发展矛盾最尖锐的地区。重化产业是华北地区很多城市的支柱产业，也是造成环境污染的主要因素，既影响了城市的可持续发展，也给环境治理带来巨大困难。特别是山西、内蒙古、河北三省区的能源工业在整个国民经济中仍占有举足轻重的地位，国民经济对资源的依赖程度很高。山西省现实的产业结构是建立在资源优势和传统产业基础上的以能源原材料工业为支柱的超重型结构，存在着支柱产业单一、产品结构初级、支撑体系薄弱、产业素质低下等影响发展后劲和经济效益的问题。同时，也面临着环境恶化、生态失衡的矛盾。以资源为主导的产业结构造成了山西植被破坏、水土流失、地下水系破坏和污染等问题。
近年来，京津冀地区经济的快速发展带来能源需求总量的持续增长。然而，该区域整体能源消费结构偏重，且化石能源尤其煤炭的资源储量有限，不能满足快速发展的需求，从而加剧了区域能源供应对外依赖程度，主要通过外部能源调入以及进口来弥补能源的需求缺口，总体呈现能源资源偏紧的局面。此外，以可再生能源为代表的优质能源在能源消费中所占的比例不高，对区域生态环境造成严重影响，制约了华北地区经济社会的可持续发展。
华北地区水资源状况堪忧，已突破水资源的供应红线，尤其是一些工业区和大城市，工业用水和生活用水不足，严重地限制了经济发展。比如，京津冀两市一省以全国2.3%的国土面积、不足1%的水资源，承载了全国8%的人口、9.5%的工业增加值、近26%的钢铁产量，水资源长期处于严重超载状态，是我国最缺水的区域之一。2017年，北京、天津、河北三地的人均水资源量仅分别相当于全国平均水平的6.85%、5.16%、11.8%。