作为低碳能源“三匹马”，可再生能源、核能、天然气（含非常规），杜祥琬认为三者并不是互相排斥的关系，而是互相补充，这有这样才有可能较早的实现对煤炭的高比例替代。

在可再生能源中，比较成熟的水电尚有一定的发展潜力，在一次能源结构中的贡献可达近10%。非水可在生能源，包括太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能等，在我国和全球资源足够丰富，技术上没有原理性的障碍，近年来发展较快。

对于如何提高间歇性风能和太阳能并网率，杜祥琬表示要规模化、多地域的发展风、光能源，增强相互间的互补和平滑作用，使其发电出力的行为显现较为平缓的特性，有可能利于提高并网率。同时，要加强可再生能源、储能技术（包括物理储能和化学储能）、电网技术与互联网技术、信息技术的融合起来，提高电网的智能化程度，加强对电源侧和需求侧的智能管理，提高电力系统对可再生能源的消纳能力。此外，还要发展分布式用能技术、资源循环利用技术、垃圾分类资源化利用技术、微网技术和不并网用电、峰电的直接利用（如用于海水淡化、制氢等）。

核能是未来的可持续发展的能源。日本和事故后，核电发展受到一定影响，但各主要核电国家通过认真分析，都确定了继续发展核电的方针，全球核电发展格局基本稳定。杜祥琬认为原因首先是对核事故进行科学的分析、总结、吸取经验教训，核电安全的技术水平和管理水平进一步提高，弃核的做法并不理智；其次，核电作为洁净、低碳、稳定、高能量密度能源，其基本优点并未改变；此外，人类对低碳能源的客观需求，需要输出稳定的核电与间歇式的可再生能源相结合，是核电发展的动力。

目前，我国已运行核电机组21台，装机容量1902万千瓦，年发电量仅占全国发电总量的约2%，在建核电机组27台，装机容量2953万千瓦。因此，“安全、稳步、规模发展核电”是我国的理性选择。从目前的核裂变电站到未来的受控核聚变电站，是一个必然的科学发展方向和历史过程，在未来的绿色地球上，核能将成为一个可持续发展的能源支柱。

未来必将倚重非化石能源，中国工程院建议：在我国一次能源结构中，非化石能源2020年将占到15%，2030年应能超过20%。几十年后，非化石能源占比将超过化石能源，可视为能源革命的一个标志。