1.温度分布
太阳照射到地球的能量可
利用太阳常数（1.395千瓦/平方米）和地球接收太阳辐射的截面积（1.275×1014平方米）计算。到达地球内部的能量（124.5×1012千瓦）
中，约有40%（83.6×1012千瓦）被大气、陆地和海洋吸收。因此，近地表部分温度升高。剩余的大部分能量用作蒸发、对流、降雨的水力学能量。目前，作为人们生活根源的植物光合作用也离不开太阳能。
但光合作用仅利用太阳照射能量的0.02%～0.03%（0.035～0.053×1012千瓦）。目前，占世界能量大部分的矿物燃料（煤炭、石油、天然气），也是来自植物光合作用的能量。我们所担心的能源枯竭，是矿物燃料的枯竭，是来源于太阳能且仅占太阳能中极其微小的一部分。但地球上不断增大的能量是太阳所照射的能量。该能量主要被占地球表面积2/3的海洋所吸收。而且该能量存于海洋的表层水中，因此表层海水温度升高。海水的热导率低，表层海水沿垂直方向的运动远小于水平方向，因此表面的热能无法到达深层。
海洋温度从表面到100米深度的温度基本相同，但深度大于100米后水温就快速下降。当到约800米深度处，海水温度才基本稳定，约为2～8℃。该深层部分的海水称为深层海水。因此，大多数海洋其深层海水几乎都是冷水。海水进行着大循环，不断运动。在北冰洋海流中，上升的海水遇到格陵兰海的流冰后被冷却。由于冷却的海水浓度升高，就像龙一样沉向深海，并在海底缓慢流动。格陵兰海沉入深海的海水再次上升（这叫涌升流）据说需要1500年时间。该涌升流中含有很多构成生物体的元素（营养盐），因此有涌升流之处（如加利福尼亚海、秘鲁海、海中山脉处、近海有礁岩处）
都能成为很好的渔场。
由于海洋温差发电需要抽上大量深层海水，因此最近正在尝试通过海洋温差发电建设渔场。
世界上有很多组织进行世界各区域海水垂直方向的温度分布测量。
其结果存于海上保安厅海路部的数据库中，从这里可获得原始数据。
2.海洋温度分布特征：
①在赤道附近的热带及亚热带地区，其表层海水的温度高达24℃～29℃，随季节变化小。另外，距海面800米以下的深层海水几乎保持一定温度，低达4℃～6℃。
②该地区表层海水与深层海水的温差高达20℃～23℃。
③日本周边具有代表性的石垣岛、浜田海海水的垂直分布如下：
冰雪覆盖的格陵兰海
石垣岛海水的分布与亚热带大致相同，表层海水为23℃～28℃，深层海水为4℃～6℃。另一方面，浜田海的温度分布情况是，表层海水温度夏季高达27℃，冬季低达10℃。
另外，在水深200米处，海水温度低达1℃。即使该地区，除2～4月外，其余9个月表层海水与深层海水的温差在15℃以上，因此能够设置海洋温差发电设备。但日本近海表层海水温度随季节变化较大，需要充分采取对策。
日本海域的海洋温差
能及其可利用量
日本经济水域（距海岸200海里，即360千米以内）内温差能的保有量，可通过测定海洋垂直方向的海水分布进行计算。其数量为每年1000×1011千瓦·小时。该能量用石油换算量表示约相当于86亿吨。2000年日本的能源需求量为5.5亿吨（石油换算量），因此海洋温差能约为日本能源年需求量的15倍。若利用日本经济水域1%的温差能，可节约8600万吨的石油。进一步说，若能在一直延伸到太平洋公海为止的海域设置海洋温差发电，则可供应2000年所需的全部能量。日本海区域在富山县以西、太平洋区域在仙台以西可建设海洋温差发电。
3.全球海域的海洋温差能及其可利用量若太阳向地球的照射光能为83.6×1012千瓦，由于地球表面积的2/3是海洋，因此每秒到达海面的能量为55.1×1012千瓦。若能将该能量的2%用于海洋温差发电，则可获得1.1×1012千瓦的能量。
该能量达到2000年世界能源需求量的100倍。
我国海洋温差能分布
1.水温分布
我国近海及领海域水温分布的总趋势是：水平分布为北部低，南部高；冬季（2月）低，夏季（8月）
高，春季和秋季分别为由低向高和由高向低的过渡季节。垂直分布为，渤海冬夏季上下层水温基本一致，黄海和东海陆架区的中央深水区，夏季表层水温高，下层水温低，其他时间和海区上下层水温基本一致；
东海和南海的陆架以外的深水海区，水温的季节变化只限于上层，800米以下水温全年在6℃以下。
（1）渤海和黄海
渤海、黄海三面环陆，平均水深分别为18米和44米，水温变化受大陆气候影响剧烈。冬季水温分布在黄海暖流影响下，等温线形成一个自黄海东南部开始，由东南向西北，再向北，至渤海海峡向渤海延伸的舌状分布。全区舌状等温线的轴线处水温高，南黄海东南部最高为10℃以上，舌状两侧等温线与海岸线平行，水温水平梯度大，各沿岸区水温低，辽东湾水温最低，为负-1.5℃。冬季由于海水垂直对流混合旺盛，上下层水温基本一致。
夏季全海区表层水温普遍升高，水温水平分布均匀，等温线分布极为稀少，无明显规律。渤海略呈沿岸高（26℃～27℃），中央低（24℃～25℃）的趋势。黄海略显中央高（26℃～27℃），沿岸低（24℃～25℃）的趋势。底层水温等温线分布总形势类似冬季，但水温数值是中部低，沿岸高。渤海沿岸为24℃～26℃，中部至海峡为20℃～13℃，北黄海鸭绿江口最高为21℃，西部海峡以东最低为6℃。黄海中南部中央水温最低为8℃～9℃，苏北沿岸最高达27℃。
北黄海和南黄海中南部的底层冷水连成一体，即为黄海冷水团。表层暖水层下的温度跃层从春季形成，夏季最强，秋季后开始削弱，其深鸭绿江风光度一般为1～20米。
（2）东海
东海为一较开阔的陆缘海，西部为大陆架区，大部分水深50～100米，最大水深200米，东侧为冲绳海槽，最大水深2719米。
东海的水温分布变化分为以大陆影响为主的陆架区和以黑潮影响为主的黑潮区。
冬季陆架区表层水温自北向南，自西向东渐增，等温线由济州岛以南至台湾岛以北呈东北-西南平行走向，等温线密集，水温水平梯度大，北部靠黄海一侧和浙闽沿岸水温较低，为10℃～16℃，陆架外侧水温高，为16℃～20%。黑潮区水温更高，为20℃～23℃，水平梯度很小。
底层水温分布陆架区与表层基本一致，水温略高于表层2℃～3℃。黑潮区500米层水温7℃～10℃，800米层为6℃以下。
夏季表层水温较高，且分布均匀，等温线稀少，北部和浙闽沿岸26℃～28℃，陆架区东侧和黑潮区28℃～29℃。底层水温陆架区分布较为复杂，呈现3个舌状等温线交错的形势，浙闽近海一低温舌状自南向北直伸舟山以东海区，水温18℃～20℃，沿岸水温最高为24℃～25℃；自西北部长江口插入的高温舌状一直延伸至陆架区中部，水温20℃～24℃；东北部有一来自南黄海的冷水舌，水温在15℃以下。
陆架东侧水温在16℃～19℃之间。
黑潮区水温800米以下仍为6℃以下。
台湾海区有丰富的温差能
台湾以东海区，位于北纬
22°～25.5°之间的热带海域直接面临太平洋，北部与东海相连，南部与南海相通。由于所处位置，又有黑潮由此通过，所以本区的水温特点是全年表层水温较高，冬季23～25℃、夏季28～29℃。深层水温800米以下全年在6℃以下，夏半年、深层水温差达20℃的深度在500米左右，冬半年在800～1000米。
蕴藏着丰富的温差能。
（3）南海
南海位于北纬22°以南，全年太阳辐射强烈，为典型的热带海域。
南海在我国沿岸的陆架区水温分布变化与东海陆架区具有相似的规律，仅是水温值较高，表层水温冬季15℃～20℃，夏季24℃～28℃。
广大的南海深水海域的水温分布变化具有典型的热带深海的特点：
①全年表层水温较高，季节变化小。无明显的冬季水温分布变化特征，冬季24℃～27℃，夏季28℃～30℃，温差仅2℃～4℃；
②全年表层水温水平分布均匀。
略显北部低南部高，温差很小，仅2～3摄氏度；
③表、深层温差大。800米以下水温始终在6℃以下，1000米以下水温在4℃以下，表、深层温差始终大于18℃。
进一步分析南海水温资料得知，南海水深大于800米的海区，与表层水温差达到18℃的深度，各季分别为：春季（4月）300～400米，夏季（7月）350～400米，秋季（9月）300～350米，冬季（12月）450～700米。南海水深大于800米的海区，表层与800米层的温差，各季分别为：春季21.4℃～25.1℃，夏季21.6℃～23.9℃，秋季22.5℃～24.9℃，冬季18.7℃～21.7℃。年平均表层与800米层温差的水平分布，由北向南递增，北部最小，东沙群岛附近21.5℃，南部最大，南沙群岛北部23.5℃，西沙附近居中，为22.5℃。
2.我国的温差能资源可利用性（1）渤海不存在温差能资源，黄海温差能资源可采用非常规方式利用黄海平均水深44米。北黄海平均水深38米，大部分水域水深小于60米。南黄海平均水深46米，大部分水域水深小于80米。由于黄海在每年夏半年（5～10月）有黄海冷水团出现，即在30米（北黄海）、40米（南黄海）以下为冬季保留下热带海域来的7℃～9℃的冷水，而其上部为20℃以上的温海水，故存在温差能资源。据专业人士计算黄海的温差能资源理论储量为0.141×1018千焦。但是，由于黄海水深较浅，暖水层厚度较小，温差较小，而且仅在夏半年发生，冬半年表深层水温基本一致，故一般认为很难开发利用，常被认为没有开发利用价值。
早在1981年，浙江大学洪逮吉教授就提出以火力为资源，以冷海水为冷源，建大功率火电站，利用这种特殊的温差能资源的设想。最近我国海洋大学专家又提出，在夏季提取紧靠山东威海附近的底层冷海水做空调冷源的设想。可见，不局限于通常意义的温差能利用方式，黄海这种温差能资源还是有开发利用可能的。
（2）东海陆架区资源开发利用较困难，黑潮区的资源丰富开发条件较好东海地形为西北高，东南低，自西北向东南倾斜。平均水深370米，中部以西水深小于200米的陆架区占东海面积的66%。台湾岛东北端至日本九州一线以东为水深大于1000米的冲绳海槽，最大水深2940米。来自赤道附近的高温、高盐海流（“黑潮”）由台湾岛以东进入东海后，在此深水区向东北流去，再从日本九州以南进入太平洋。为分析东海的温差能资源，将东海分为陆架Ⅸ和黑潮区。东海陆架区中的相对深水区，夏半年（5～10月）
也存在表、深层温差能资源。据专业人士计算东海陆架区的温差能资源资源理论储量为0.338×1018千焦。但是，因为东海陆架区水深较浅、温差较小，且仅在夏半年发生，所以一般也认为开发利用较困难。
东海东侧的黑潮区水深在
1000米以上，由于终年有高温（22℃～29℃）的黑潮暖流由此流过，1000米以下常年水温在4℃以下，使此海区全年表、深层温差18℃以上。
（3）台湾岛以东海区资源丰富开发利用条件良好台湾岛以东海域温差能据我国台湾省电力公司估算，可开发利用量约为216×1012千焦，可开发装机容量约680×104千瓦。
台湾岛以东海区的海底地势浙江大学自台湾东岸向太平洋海盆激剧倾斜，在台湾苏澳以北岸段海底坡度较缓，大陆架稍宽，为7～17千米，水深较浅，陆架外大部水深为200～1000米；苏澳以南陆架狭窄，2～4千米，坡度很陡，水深较深，陆架外大部分水深为3000米，除新港至台东港一段外，1000米与200米等深线极为靠近。因此，本区具有全年表、深层温差20℃上，近岸水深变化急促，1000米的深水区距离海岸很近，海岸多为悬崖陡壁等有利的开发条件，是岸基式开发的优良厂址。
自20世纪80年代初起，台湾省电力公司等单位对花莲县的和平溪口及石梯平、台东县的樟原及绿岛、恒春县的红柴及兰屿等预选站址，进行资源和环境调查评估，认为樟原和红柴条件优越是可能性较大的温差电厂厂址。
（4）南海资源最丰富，开发条件最优越西沙是最适合先期开发的试验场地，据计算，南海温差能理论储量为（12.96×1018）～（13.84×1018）
千焦，技术装机容量为（330.7×108）
～（351.1×108）千瓦。若取能量补充周期为1年，按开发利用其中的5%，则南海温差能资源可开发利用的潜力约为（16.55×108）～
（17.56×108）千瓦。
南海
南海北临我国大陆和台湾
岛，南接大巽他群岛，东邻菲律宾群岛，西靠中南半岛和马来半岛，海域的东西均靠海峡、水道与太平洋和印度洋相通，为半封闭的陆缘海。南海的大陆架基本上沿四周大陆、岛弧呈环状分布，以西北和西南部最宽，而东西两侧甚窄。被四周陆架围绕的是近似菱形的深水海域，长轴自台湾岛西南向南沙群岛西北部延伸，其中央为大于3500米的中央海盆，东沙、西沙和中沙、南沙群岛分别在海盆的北部、西部、南部围绕。南海平均水深1212米，最大水深5559米，面积达350×104平方千米，是我国近海及毗邻海域中的面积最大、水深最深的海。
西沙群岛
南海的温差能最集中的地方是北部海区，北部海区大部分地方为大陆架，东南部为深水区，1000米等深线距离大陆海岸线约300～400千米，距汕头市海岸最近处约为200千米，距海南岛和东沙群岛分别约90和50千米。本区东南部具有较好的深水区和表、深层水温差条件，但因其距离大陆和岛礁较远，不具备修建陆基电站的条件，不适于最先试验性开发。而与南海中、南部相比，本区距离大陆最近，在未来的温差能资源开发中后方供应联络最为方便。
南海南部深水海区，南沙群岛占据其中、东南部海区，形似海底连绵的山脉，呈东北-西南排列。
本区温差能资源和开发条件优越，具有广阔的开发前景。但因其距离大陆最远，均在1000～1500千米间，也不适于作为近期开发的对象。
南海中部深水海区的西北有西沙和中沙群岛。西沙群岛为一群坐落在900～1000米的大陆坡台阶上的岛礁，其边坡陡峻，是良好的陆基式或陆架式温差电站站址。西沙群岛中的永兴岛是南海诸岛的行政、经济、军事中心，有较多的常住人口，在军事上具有重要意义。但其能源和淡水均需由大陆供应，因路途遥远，十分不便，成本较高。如能开发利用温差能资源，既能提供能源，又可获得淡水，还可以利用深层水用作空调和养殖，具有一举多得的汕头风景效益。西沙群岛是最适合首先开始温差能开发试验的场地。
综上所述，从资源能量密度、资源储量和开发条件来看，南海中部海区和台湾以东海区是我国海洋温差能开发利用的理想场地。
温差能的综合利用
除发电以外，海洋能的综合利用途径主要有以下几方面：
（1）海水淡化和冷水空调在Mini-OTEC发电技术的开式循环系统中，25～30℃的海表热水在低压锅炉里沸腾产生蒸汽，一方面可带动蒸汽机发电，另一方面在深海水（5℃左右）的作用下重新凝结带来丰富的淡水，还可利用这种冷水制冷。美国太平洋高技术研究国际中心设计了一个多功能的1000千瓦的0TEC系统，除发电外，估计每天可产淡水4750立方米，足够2万人使用，还可为一家有300个客房的宾馆提供冷水空调，其运行费仅为常规空调的25%，由此使OTEC系统的电价降为11～19美分/度，低于海岛上使用化石燃料的成本。
（2）燃料生产
从海洋能中生产燃料的途径有两种：
第一种，利用OTEC电站排放的大量深海冷水中富含的营养盐类来养殖深海巨藻，再经厌氧消化产生中热值沼气，其转化率可达80%
以上；或经发酵生产酒精、丙酮、乙醛等；或使用超临界水，将高含水量的海藻气化产生氢。
第二种，利用海洋能产生的大量电力，以海水和空气为原料生产氢、氨或甲醇。
（3）发展养殖业和热带农业由于深海水中氮、磷、硅等营养盐十分丰富，有利于海水养殖。
据计算，一座4万千瓦的OTEC电站，其深海水流量约800立方米/秒。
这些深海水每年可输送约8000吨氮到海洋表层，能增产8万吨干海藻或800吨鱼。在夏威夷，由0TEC派生的海水养殖业已投入5000万美元，用于养殖龙虾、比目鱼、海胆和海藻。夏威夷大学的科学家们还提出把深海水用于发展热带农业，低压锅即在耕地下埋设冷水排管，在热带地区创造一种冷气候环境，生产草莓和其他春季谷物、花卉等。另外，由于大气中的水分在冷水管表面凝结，还可产生滴灌效果。
温差电站能发电，将这些电用于淡化，生产淡水。另外，温差电站运行时，水泵将深层海水抽至表层。这种海水的上涌，如同某些高生产力海洋环境中的上升流。利用这些富有营养的海水，可以提高海洋环境中的上升流。利用这些富有营养的海水，可以提高海洋种植场的生产力。将这三项工作合理地结合在一起，让太阳和自然海洋环境为人类提供种类繁多的产品。采用这种综合开发方法，可以获得电力、淡水、用于生物量转换的巨藻以及贝类。
如果单纯用温差电站发电，由于将深层海水抽至表层需要大量费用，因此用这种方法发出来的电成本高，无法同常规能源竞争。如果将温差发电同淡化、养鱼和种植等工作结合起来，温差发电便在经济上具有很大的吸引力，对边远的海岛来说更是如此。
