作為低碳能源“三匹馬”，可再生能源、核能、天然氣（含非常規），杜祥琬認為三者并不是互相排斥的關系，而是互相補充，這有這樣才有可能較早的實現對煤炭的高比例替代。

在可再生能源中，比較成熟的水電尚有一定的發展潛力，在一次能源結構中的貢獻可達近10%。非水可在生能源，包括太陽能、風能、生物質能、海洋能、地熱能等，在我國和全球資源足夠豐富，技術上沒有原理性的障礙，近年來發展較快。

對于如何提高間歇性風能和太陽能并網率，杜祥琬表示要規模化、多地域的發展風、光能源，增強相互間的互補和平滑作用，使其發電出力的行為顯現較為平緩的特性，有可能利于提高并網率。同時，要加強可再生能源、儲能技術（包括物理儲能和化學儲能）、電網技術與互聯網技術、信息技術的融合起來，提高電網的智能化程度，加強對電源側和需求側的智能管理，提高電力系統對可再生能源的消納能力。此外，還要發展分布式用能技術、資源循環利用技術、垃圾分類資源化利用技術、微網技術和不并網用電、峰電的直接利用（如用于海水淡化、制氫等）。

核能是未來的可持續發展的能源。日本和事故后，核電發展受到一定影響，但各主要核電國家通過認真分析，都確定了繼續發展核電的方針，全球核電發展格局基本穩定。杜祥琬認為原因首先是對核事故進行科學的分析、總結、吸取經驗教訓，核電安全的技術水平和管理水平進一步提高，棄核的做法并不理智；其次，核電作為潔凈、低碳、穩定、高能量密度能源，其基本優點并未改變；此外，人類對低碳能源的客觀需求，需要輸出穩定的核電與間歇式的可再生能源相結合，是核電發展的動力。

目前，我國已運行核電機組21臺，裝機容量1902萬千瓦，年發電量僅占全國發電總量的約2%，在建核電機組27臺，裝機容量2953萬千瓦。因此，“安全、穩步、規模發展核電”是我國的理性選擇。從目前的核裂變電站到未來的受控核聚變電站，是一個必然的科學發展方向和歷史過程，在未來的綠色地球上，核能將成為一個可持續發展的能源支柱。

未來必將倚重非化石能源，中國工程院建議：在我國一次能源結構中，非化石能源2020年將占到15%，2030年應能超過20%。幾十年后，非化石能源占比將超過化石能源，可視為能源革命的一個標志。