[目的]我国的“双碳”战略为氢能的发展确定了方向。文章以上海为例，研究区域中心城市在碳中和目标下，通过能源替代实现城市减排进程及能源消费结构预测。绿色氢能与天然气、电力等低碳能源存在相互补充的关系，测算氢能的规模对城市氢能规划有着重要的意义，并以此对氢能发展提出前瞻性的预测和顶层设计建议。[方法]通过建立城市碳中和预测模型，对城市碳排放总量模拟分析，基于碳排放现状预测至2060年碳排放总量。根据能源替代减排公式，碳减排约束条件下的能源消费模型，预测氢能、电力、天然气等能源需求。通过氢能应用场景和供应来源调研，分析城市氢能的需求结构与供应构成。[结果]研究表明：上海预计2028年碳达峰，直接排放量峰值为2.09亿t，而后进入总量减排进程；2040年减排量达到峰值直至2060年实现碳中和。绿色氢能作为零碳能源，2030年逐步进入能源消费结构，2040年氢能需求总量约为300万t，约占总能源消费的11%；到2060年氢能需求总量约为835万t，达到总能源消费的21%。[结论]可由此构建合理的氢能供应与消费结构，建设氢能高速公路，通过氢能战略顶层设计，建设完善的安全结构、金融结构、生产结构、知识结构，掌握氢能定价权的区域氢能中心。