海洋温差发电主要采用开式和闭式两种循环系统。在开式循环中，表层温海水在闪蒸蒸发器中由于闪蒸而产生蒸汽，蒸汽进入汽轮机做功后流入凝汽器，由来自海洋深层的冷海水将其冷却。在闭式循环中，来自海洋表层的温海水先在热交换器内将热量传给丙烷、氨等低沸点工质，使之蒸发，产生的蒸汽推动汽轮机做功后再由冷海水冷却。利用海洋温差发电的概念最早于１８８１年提出。但是世界上大部分科技发达的国家都处于纬度较高的温、寒带地区，或者是内陆国，没有发展海洋温差发电的基本条件。直到１９７９年在美国夏威夷建成世界上第一座海洋温差发电装置后，各国才开始重视这一新方法。

　　目前日本在海洋能开发利用方面十分活跃，专门成立了海洋温差发电研究所，并在海洋热能发电系统和热交换器技术领域领先美国。１９９９年１１月，日本和印度联合进行的１０００千瓦海洋温差发电实验成功，推动了该技术的实用化。

　　据日本《读卖新闻》报道，最近兵库县明石市的一家从事环境风险投资的企业和佐贺大学又共同开发了一套系统，计划于２００３年２月在印度南部的海域进行实验，以证实海洋温差发电的可行性。该系统在长７０米、宽１６米的设备船上安装了佐贺大学校长上原春男研制的热交换器。印度近海约３０摄氏度的温海水会使液态氨变为蒸汽，推动汽轮机转动。而从水深１０００米处抽上来的海水温度只有６摄氏度，能使蒸汽重新冷凝成液体。

　　海洋温差发电由于冷热温度相差不大，其效率仅为３％左右，远远低于普通火力发电设备。针对这一点，上原春男等人采取在液态氨中混入少量水，使用２个汽轮机的方法来提高发电效率。他们开发的这套系统据说能为２０００人提供日常用电。

　　除了效率低以外，由于海洋温差小，所需换热面积大，建设费用高。海水腐蚀和海洋生物的吸附以及远离陆地输电困难等不利因素都制约着这种方法的发展。但是海洋能是自然赠于人类的免费资源，据估算，若建成一座１０万千瓦级的这种电站，每千瓦的成本要比火力发电低１．７～２．５美分。

　　除了电站离陆地较近时，可考虑直接向陆地上的变电站输送电能外，还可利用这些电能从水中分解出高效的氢燃料，或从浓缩海水中提取铀、重水和一些稀有金属，送往陆地供核电站使用，同时它不会产生污染物和温室气体，因此海洋温差发电有百利而无害，可谓前景广阔。