利用海水表层（热源）和深层（冷源）之间的温度差发电的电站，叫海水温差发电站。
早在１８８１年９月，巴黎生物物理学家德·阿松瓦尔就提出利用海洋温差发电的设想。
１９２６年１１月，法国科学院建立了一个实验温差发电站，证实了阿松瓦尔的设想。１９３０年，阿松瓦尔的学生克洛德在古巴附近的海中建造了一座海水温差发电站。
１９６１年法国在西非海岸建成两座３５００千瓦的海水温差发电站。美国和瑞典于１９７９年在夏威夷群岛上共同建成装机容量为１０００千瓦的海水温差发电站，美国还计划在２１世纪初建成一座１００万千瓦的海水温差发电装置，以及利用墨西哥湾暖流的热能在东部沿海建立５００座海洋热能发电站，发电能力达２亿千瓦。
把热能转变成机械能必须具备三个基本条件：热源、冷源和工质。普通热机用水作工质，热源加热工质，产生蒸汽，驱动汽轮发电机发电，排出废汽被冷凝器冷却，凝结水送回锅炉，继续被加热，循环使用。海洋热能主要来自太阳能。世界大洋的面积浩瀚无边，热带洋面也相当宽广。海洋热能用过后即可得到补充，很值得开发利用。海水温差发电技术，是以海洋受太阳能加热的表层海水（２５℃～２８℃）作高温热源，而以５００米～１ ０００米深处的海水（４℃～７℃）作低温热源，用热机组成的热力循环系统进行发电的技术。从高温热源到低温热源，可能获得总温差１５℃～２０℃左右的有效能量。最终可能获得具有工程意义的１１℃温差的能量。
据计算，从南纬２０度到北纬２０度的区间海洋洋面，只要把其中一半用来发电，海水水温仅平均下降１℃，就能获得６００亿千瓦的电能，相当于目前全世界所产生的全部电能。专家们估计，单在美国的东部海岸由墨西哥湾流出的暖流中，就可获得美国在１９８０年需用电量的７５倍。
据海洋学家估计，全世界海洋中的温度差所能产生的能量达２０亿千瓦。
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