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黄河流域化石能源大规模、高强度开发利用导致生态空间被挤占、生态系统功能失衡，能源开发利用与生态红线冲突的问题突出。上游地区生态功能严重退化，煤矿无证非法开采、小水电无序开发等问题依然存在。中游地区水土流失严重，煤炭开发对土地资源、水资源造成不可逆的严重损害。下游地区自然湿地萎缩严重，生态环境治理欠账较多，一些废弃矿山可能造成生态系统二次破坏。许多地区生态红线范围内仍存在化石能源开采活动。
黄河流域经济增长整体比较粗放，对化石能源资源开发的依赖程度较高。2019年，八省区单位地区生产总值能耗是全国平均水平的1.4倍，全国能耗强度最高的五个地区有四个在黄河流域。许多地区经济发展主要依靠高耗能、高排放产业，山西等地区煤炭相关产业占工业经济产出的70%以上。新兴产业发展滞后，人才、资本、创新等要素集聚能力不强，民营经济发展缓慢。许多传统工矿区城市发展活力不足，人口净流出压力大。
上游地区存在能源无序开发问题，导致大量产能闲置和投资浪费。一些地区对可再生能源发展缺乏统筹，盲目建设问题突出，2016年甘肃风电基地弃风率曾高达43%。一些地区以“打捆外送”的名义，规划建设大量燃煤发电项目，挤占了可再生能源的发展空间。部分地区对煤炭产业依赖程度高，化石能源开发与清洁能源发展不匹配。许多地区片面重视可再生能源开发，对可再生能源供暖等创新技术应用不足。
山西、陕西、内蒙古、宁夏地区能源用水需求快速增长，但用水结构和方式不合理，用水效率不高，能源产业与生态、农业等用水竞争激烈，水权分配矛盾突出。由于缺少区域整体规划，存在矿权叠加等问题，各地区存在无序建设煤炭基地现象。许多能源基地都以煤炭、煤电、煤化工产业为主，同质化问题突出，低水平竞争愈演愈烈。由于资金、人才等要素资源过度集中在能源领域，导致其他产业发展受到抑制，转型动力和创新能力不强。
下游化石能源基地的资源优势加速消减，面临严重的发展动力不足问题。山东、河南等许多地区由于资源日趋枯竭，矿区与城乡建设用地大量交叠，加之采煤塌陷地给粮食生产带来严重冲击，已经没有进一步加大化石能源开发规模的空间。许多地区替代接续产业仍以“两高一低”初级项目为主，新兴产业发展能力不足。许多衰退型能源基地、资源枯竭型城市存在就业、居住、社保等众多历史积累问题，转型负担普遍较重。