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煤炭是我国重要的能源资源，由植物遗体堆积后经过长时间的累积逐步由泥炭和腐泥在温度与压力的作用下，经过成岩作用演变为褐煤。褐煤属于碳化程度最低的煤炭品种，按照碳化过程从低到高，煤炭可分为褐煤和硬煤两大类，硬煤按照碳化程度又可分为低变质烟煤、中变质烟煤和高变质煤。西北五省区是我国重要的煤炭供应区，不管是储量还是产量均稳居全国前列，呈现“北富南贫”的区域分布特征。
西北地区煤炭产量占全国煤炭产量的33.11%，这得益于西北五省区丰富的煤炭储量。其中新疆维吾尔自治区煤炭资源总量预测约为2.19万亿吨，约占全国预测煤炭资源总量的40.6%，新疆维吾尔自治区煤炭资源储量约为18037亿吨，居全国第1位。陕西省能源资源丰富，目前探明的能源保有储量均位居全国前列。2020年，陕西省煤炭储量居全国第4位，保有储量1763.38亿吨，相较于2019年有所增长。甘肃省为我国重要的能源、原材料工业基地，拥有丰富的矿产资源，目前储量约为1656亿吨，煤炭资源储量居全国第7位。宁夏回族自治区煤炭资源丰富，煤炭储量约为1721.11亿吨，居全国第6位，已探明储量310亿吨。
陕西省煤炭资源主要分布在陕北榆林、延安地区以及铜川、渭南等渭北地区，以低灰、低硫磷、高发热量为特色。国家规划重点建设的13个大型煤炭基地中，陕西省有神东、陕北和黄陇3个基地。新疆维吾尔自治区98%的煤炭资源分布于北疆地区，其余的2%集中于阿克苏地区；新疆北部主要分布在准噶尔盆地东南部、伊犁盆地、吐哈盆地和塔里木盆地北缘一带。甘肃省煤矿资源主要分布于陇东地区，该地区包括庆阳市和平凉市。宁夏回族自治区的煤炭资源集中于东部，以侏罗纪煤为主，主要分布在宁北贺兰山煤田和宁东煤田。
2014—2019年数据显示，陕西省煤炭产量呈波段上升态势，与此类似的还有新疆维吾尔自治区，其煤炭产量呈上升趋势，而甘肃省、宁夏回族自治区的煤炭产量则呈下降趋势。但从增长速度来看，陕西省煤炭产量增速由2018年的9.3%下降至2019年的1.06%；新疆维吾尔自治区的煤炭产量增速则呈上升态势。从煤炭产量排位来看，陕西省煤炭产量位居西北五省区之首，2019年为63630万吨，青海省2019年煤炭产量仅为1286万吨，陕西省煤炭产量为青海省的近50倍，可见西北地区煤炭资源分布，不均衡（见图8-12）。
图8-12 2014—2019年西北各省区煤炭产量走势
资料来源：《中国能源统计年鉴》。（2015—2020年）
西北地区石油资源分布整体呈现极不平衡的特征。2020年，全国石油天然气资源勘查开采通报数据显示，全国石油新增探明地质储量13.22亿吨，同比增长17.7%，2018年以来保持持续增长。其中，西北地区新增探明地质储量大于1亿吨的盆地2个，分别是准噶尔和塔里木盆地；新增探明地质储量大于1亿吨的油田1个，为准噶尔盆地的昌吉油田。三者均位于新疆北部。陕西省石油资源主要分布在陕北地区的榆林、延安两市，区域面积8万平方千米，属于特低渗透油田；石油预测资源总量约40亿吨，累计探明地质储量19亿吨，居全国第5位；累计探明技术可采储量3.25亿吨，居全国第6位。甘肃省2020年石油产量968.7万吨，在全国省市排名中位列第8位，甘肃省开发的主要油田包括长庆油田和玉门油田等。
2019年，西北地区石油产量为6659万吨，相较2018年下降2.6%，其中陕西省石油产量较2018年下降3%。从石油产量也可以看出石油资源在西北地区分布的不均衡。2019年，陕西省的石油产量占全西北地区石油产量的40.68%，而新疆维吾尔自治区2019年的石油产量则占西北五省区石油产量的42.13%，甘肃省和青海省石油产量则分别占西北五省区石油产量的13.65%和3.44%。
2020年，我国天然气新增探明储量10514.58亿立方米，同比增长30.0%。其中，西北地区新增探明储量大于1000亿立方米的气田1个，为塔里木盆地的克拉苏气田，可见新疆地区天然气资源丰富。此外，西北地区天然气资源还集中分布于陕西省陕北地区的榆林、延安两市，区域面积8万平方千米；陕西省天然气预测资源量11.7万亿立方米，累计探明地质储量1.2万亿立方米，居全国第3位。
从我国近10年西北地区天然气产量来看，天然气资源较为集中地分布于陕西省和新疆维吾尔自治区，其中陕西省2019年的天然气产量占西北五省总产量的54.2%，新疆维吾尔自治区2019年的天然气产量占西北五省总产量的38.4%，而甘肃省和青海省的天然气产量分别占比0.17%和7.2%。自2011年以来，西北各省区天然气产量均呈上升趋势，陕西省天然气产量由2011年的272.2亿立方米增至2019年的481.55亿立方米，甘肃省天然气产量由0.2亿立方米增至1.58亿立方米，新疆维吾尔自治区天然气产量由235.33亿立方米增至341.08亿立方米。