海水温差发电是一种利用海洋表层与深层水体之间温度差异来驱动热机并产生电能的技术。其基本原理是通过热力学循环（如朗肯循环）将温差转化为机械能，再进一步转化为电能。这种技术的核心在于选择合适的工质，例如氨或二氧化碳等低沸点物质，在温差作用下实现气化和液化的循环过程。
从理论上讲，海水温差发电具有巨大的潜力。全球热带和亚热带海域的表层水温通常在20℃以上，而深海1000米以下的水温则维持在4-5℃左右，形成了稳定的温差条件。据估算，如果能够有效利用这些区域的温差资源，其发电能力可以达到数百太瓦（TW），远远超过目前全球电力需求总量。
然而，实际应用中仍面临多重挑战：
效率问题：由于海水温差较小（通常为20℃左右），导致系统的卡诺效率较低，一般不超过6%-7%。这意味着需要大规模设备才能获得可观的发电量。
建设和维护成本高：为了获取深层冷水，需要建设长距离的管道延伸至海平面以下数百甚至上千米，这对材料强度、防腐蚀性能提出了极高要求，同时也会大幅增加初期投资。
环境影响评估：虽然海水温差发电被认为是清洁能源，但抽取大量深层海水可能会影响局部生态系统平衡，尤其是对营养盐分布和浮游生物群落的影响尚需深入研究。
地理位置限制：该技术主要适用于热带和亚热带地区，且需靠近足够深度的海域，因此并不具备广泛适用性。
尽管存在上述挑战，近年来已有多个国家开展了相关实验项目。例如，日本曾在瑙鲁建立了一个小型试点电站，功率约为100千瓦；美国夏威夷也设有试验性装置。此外，法国、中国等国家也在积极探索相关技术路径。
未来的发展方向包括：
综上所述，海水温差发电作为一种可再生能源形式，在特定条件下具备可行性，并拥有广阔的发展前景。不过要实现商业化推广，还需克服一系列技术和经济难题。