海洋表面水深0～100米的表层部分，每天吸收大量的太阳辐射热。使海洋表层的温度要比海洋深处的温度高出20摄氏度左右。这一温度差所产生的能量被称作海洋温度差能量。因此海洋可以认为是太阳能的巨大蓄存池。
如何有效地利用海水温度差能量来为人类服务呢？法国的ArsenedArsonval于1881年首次提出海洋温度差发电的构想。1930年Claude在古巴的近海，首次利用海洋温度差能量发电成功，但是，由于发电系统的水泵等所耗电力比其所发出电力的更大，结果纯发电量为负值。然而人们并没有泄气。1979年，夏威夷的MINI—OTEC发电系统第一次发出了15千瓦的纯发电量。
海洋温度差发电的过程是：①将海洋表层的温水抽到常温蒸发器，在蒸发器中加热氨水、氟利昂等流动媒体，使之蒸发成高压气体媒体。②将高压气体媒体送到透平机械，使透平机械转动并带动发电机发电，同时高压气体媒体变为低压气体媒体。③将深水区的冷水抽到冷凝器中，使由透平机械出来的低压气体媒体冷凝成液体媒体。④将液体媒体送到压缩器加压后，再将其送到蒸发器中去，进行新的循环。
海洋温度差发电与其他的发电形式相比，具有如下的特点：①海洋占地球表面的70％。由于这个能量来自太阳，可以说取之不尽，用之不绝。②海水温度差只有20摄氏度且属于低品位能量，最大转换效率只有4％左右。③属于自然能源，不会造成环境污染，与其他自然能源相比，可以不分昼夜，不受时间季节气候等条件的限制，能量供应稳定。④由于海水具有腐蚀性，生物污损性，因此设备应考虑使用耐腐蚀少污染材料，同时要考虑耐生物污损的对策，由于深海抽上来的海水含有较多的营养成分，有利于提高海洋渔业产量。
鉴于上述特点，美国、日本等海洋资源丰富的国家，目前正在积极研究及应用海洋温差发电系统，使之在资源短缺的今天，成为人类的有力选择。