本发明公开基于碳平衡的氢内燃机SCR系统尿素消耗量试验系统及方法。系统包括测功机、氢内燃机、进气质量流量计、进气温度湿度传感器、氢气质量流量计、第一排气直采分析仪、SCR系统、尿素罐及尿素供给系统、第二排气直采分析仪、CVS全流稀释采样系统。本发明无需破坏原有尿素供给系统及供给管路，就能够实现尿素消耗量的实时在线测量；可采用现行标准或后续相关标准规定的标准试验循环作为试验工况，无需创建新试验工况，与现有标准的协调性强，可与排放测试、氢耗测试同时进行，试验简便、可操作性强；基于尾气排放CO2浓度来计算尿素消耗量，可实现尿素消耗量的实时在线测量。