1. 在發電側逐漸增多的可再生能源導致電力供應和需求的不平衡。通過間歇可再生能源發電以及電力需求的增加，使得電力系統極度緊張。電網容量、間歇性、以及低碳能源季節性（數周至數月）儲存和備用發電容量的應用將是需要應對的挑戰。氫能有助于優化消納可再生能源的電力系統，從而進一步提高可再生能源比例。電解通過消耗（過剩的）電能產生氫能，然后通過在其他方面（運輸，工業，居民供熱）利用或儲存起來而產生價值。氫能有潛力進一步提高可再生能源投資的經濟效益，增強能源供應安全，并作為無碳季節性儲能，當可再生能源生產能力不足和能源需求量大時（如歐洲冬季）供能。2. 為了確保能源供應安全，全球和區域的能源基礎設施需要重大轉型。今天，全球約30%的一次能源供應跨境交易，包括多個能源品種（石油，天然氣，煤炭和電力）。由于世界不同地區的可再生能源資源和生產情況不同，而且電力的“存儲能力”有限，因此能源交易的需求將持續存在。一個運作良好的跨境能源基礎設施系統對于保障能源供應安全至關重要。一個國家內的地區或城市的能源系統也將發生變化：集中式和分散式相結合的新型能源供應方式將會出現，從而更加體現了對能源基礎設施進行調整的必要性。氫能可以提供一種經濟效益好、清潔的能源基礎設施系統，有助于提高地方和國家層面的能源供應安全。氫能是一種在城市和區域間高效（再）分配能源的重要能量載體，它可以依托輪船、管道或罐裝車等多種運輸方式。3. 把化石燃料作為能源系統的緩沖物將不足以確保系統的順利運轉。一般來說，緩沖能源容量只有達到世界年能源需求的15%左右時，才能保證能源系統的平穩運轉。緩沖能源可以吸收供應鏈的沖擊，在國家層面提供戰略儲備，預防供需失衡。當前，化石能源提供了大部分的存儲容量。但隨著全社會電氣化程度的提高，這些儲備將不足以確保為終端用戶提供穩定的能源供應。由于在傳輸方面具有良好的存儲特性和靈活性，氫能是一種可行的、清潔的、在未來可以很好地應用能源緩沖挑戰的方案。、4. 部分終端用能場景很難通過電網或者蓄電池實現電氣化，尤其是在長距離運輸等領域。在很多領域，直接電氣化會存在技術上的挑戰，甚至在碳排放成本較高時出現不經濟的情況，例如在重型運輸、非電氣化鐵路、遠洋運輸和航空領域，還包括一些能源密集型行業。在其他領域，即使技術上可行，直接電氣化也不一定能夠總是滿足性能要求和充電的便利性，比如輕型車輛。在很多領域（不僅限于上述領域），技術或經濟上的問題限制了直接電氣化的應用，此時氫能可以提供一個可行的解決方案。5. 可再生能源無法替代石油化工行業中的所有化石原料。用于生產化工產品的化石燃料在其生命周期結束時會引起（二氧化碳）排放，如將塑料進行焚燒處理時。這些延遲排放也需要進行脫碳處理。將氫能與碳捕集相結合，可以產生碳氫化合物，從而像石油和天然氣一樣作為化工原料。因此，氫能也有助于將碳捕集和利用（CCU）付諸實踐，從而減少水泥等高碳行業的二氧化碳排放。總之，為了克服當今能源系統面臨的各種挑戰，氫能由于其獨特性質將成為一種非常有應用前景的解決方案。如果采用可再生能源電解、生物沼氣蒸汽甲烷重整（SMR）或者蒸汽甲烷重整配備CCS/CCU等方式制氫，那么氫能的生產將沒有任何碳足跡產生。氫氣的性質使得它能夠用于發電和/或者供熱，利用方式有燃料電池、熱電聯產（CHPs）、燃燒器或者改進的燃氣輪機。由于其化學性質，它也能夠用于化工過程原料，包括生產氨和甲醇。氫氣在燃燒時不會產生硫化物或污染物顆粒，只有有限的氮氧化物。對于車載燃料電池，氫能在利用過程中不產生任何排放，且比傳統發動機噪音更小。氫能一般存儲在罐體中，與同等尺寸的電池相比更加輕盈，且能夠儲存更多的能量，在能量儲存和分配方面有更加明顯的優勢。