2010～2020年，我国应重点加大对水电、核电及风电的开发利用力度，建设坚强智能电网，大力发展抽水蓄能电站，积极研发示范储能新技术，努力提高新增能源供应的清洁化程度。
水电未来发展面临的主要挑战是生态环境保护和移民安置等问题。研究表明，为实现2020年我国非化石能源占一次能源消费比重15%的目标，水电开发规模需要达到3.2亿～3.5亿千瓦，水电在我国清洁能源结构中的贡献率超过50%。我国核电已经具备规模化发展的基础和条件，未来核电发展面临的主要挑战是管理体制机制、核燃料供应、核科研水平、厂址资源规划与保护等问题。为实现2020年15%的非化石能源消费目标，核电规模需要达到7000万～8000万千瓦，核电在我国清洁能源结构中的贡献率约30%。风电是目前除水电之外技术最成熟、成本最接近常规能源的可再生能源。目前，我国风电发展仍面临风能资源详查和评估、风电并网技术和规划、自主创新的风电机组设计和制造技术等问题。到2020年，我国技术可行、经济性相对合理的风电装机规模为8000万～1亿千瓦，在清洁能源中的比重10%左右。太阳能发电技术基本处于发展的起步阶段，需要不断改进技术、提高经济性。近期主要是在大中型城市发展屋顶并网系统，地面光伏电站近期以示范为主，努力促进技术成熟与经济性进一步提高。预计2020年，我国太阳能发电装机规模将达到1000万～2000万千瓦。
到2020年，我国将建成以“三华”（华北、华中、华东）电网为核心，通过直流和东北、西北、南方电网互联，联接各大煤电基地、水电基地、核电基地、可再生能源基地与主要负荷中心的坚强智能电网。跨区电网优化配置资源能力超过4亿千瓦，其中特高压电网超过3亿千瓦；电动汽车充电站大量布局。抽水蓄能最具有规模化应用条件，液流电池、锂离子电池、钠硫电池和铅酸电池等化学储能技术在我国仍处在实验室示范和应用示范工程起步阶段。到2020年，抽蓄建设规模将达到5300万千瓦左右，不仅能够提高电力系统安全、稳定、经济、高效运行水平，而且可以促进清洁能源的大规模发展。