泡沫提升循环的基本原理是把加入成泡剂的温海水送入处于真空状态的发泡提升管底部，温海水闪蒸汽化而全部变为泡沫，体积大大增加，向泡沫提升管的顶部膨胀。这种泡沫是水膜包围着汽，汽和水同步提升，类似于容积式膨胀机。在泡沫提升管顶部，设置破沫装置，泡沫破裂，汽水分离。分离出来的水已被提升到泡沫提升管顶部，具有一定的势能，可以推动水轮发电机发电。分离出来的蒸汽由管道引到冷凝器被冷海水冷却成冷凝水，使泡沫提升管保持真空状态，使底部的泡沫可以源源不断地向顶部流动。泡沫提升循环装置，结构简单，运行稳定可靠，并且使用水轮机代替汽轮机，体积大为减小，工程问题较易解决。但泡沫的产生和流动机理仍有待深入研究，能否实用化还是个问题。其最大的困难是为了形成稳定的泡沫，必须向海水中加入成泡剂，这将大大增加发电成本和污染海洋环境。如果不能找到低成本、能回收或是能自然降解的成泡剂，则泡沫提升循环就难以实际使用。
（3）雾滴提升循环
雾滴提升循环是泡沫提升循环的改进。它用雾状流代替泡沫流，靠蒸汽流把水雾提升到高处。其优点是不需要使用成泡剂，不污染环境。雾滴提升循环必须解决提升过程中保持雾状流的稳定，高效地把汽相的动能传递给液相，使小水滴提升到有效的高处。在雾滴流中，汽液两相之间存在着显著的速度差，雾滴和蒸气流之间的能量传递是难以控制的，也是低效率的。雾滴粒径越小，越均匀，其与蒸气流之间的速度相关性越好。而较粗大的水滴在半途将会往下掉，从而破坏雾滴流的稳定性。因此，雾滴提升循环的技术关键将是温海水如何在雾滴流提升管底部形成尽可能均匀，尽可能细小的雾滴流。目前，雾滴提升循环还看不到实用化的前景。
温差能发电的发展
20世纪70年代，美国和日本开始进行海水温差能发电的研究工作。1979年8月，一个名为“MiniOTEC”的50千瓦漂浮式海水温差电站在美国夏威夷建成，这是世界上第1个有净功率输出的海水温差发电装置。1981～1982年，地处太平洋的瑙鲁共和国兴建1座功率为100千瓦的海水温差试验电站；日本在九州德之岛建立1座50千瓦海水温差试验电站。之后，日本又与挪威共建1座1兆瓦海水温差电站。从20世纪80年代开始，美国在夏威夷的海水温差发电的开发步伐逐渐加大，电站规模达40兆瓦。日本电力公司在瑙鲁建造了较为成功的100千瓦海洋温差能电站，计划在瑙鲁再建造一座20000千瓦电站。此外，日政府正设计一座10000千瓦的浮动式电站，也考虑建造一座岸基电站，同时还在进行海洋温差能发电和海洋养殖的综合利用试验研究。荷兰完成了一座l0000千瓦浮动式电站和100千瓦岸基电站的可行性研究，前者将建在安德列斯群岛。后者将建在巴厘岛。法国在完成可行性研究之后，决定在塔希提建造一座5兆瓦岸基试验站，后来在铺设冷水管方面遇到困难，工程搁浅了。英国一家公司完成了一座10000千瓦闭式海洋温差能电站的设计，计划建在加勒比海或太平洋。另一家英国公司设计了一座500千瓦闭式岸基电站，拟建在夏威夷，电力进行海水淡化和海洋养殖。美国一家公司正在为波多黎各进行一座10万千瓦闭式电站的原理设计和将建在阿胡岛的4万千瓦电站的设计，后者是政府资助的项目，已完成了原理设计。
我国南海地处北回归线以南，属热带并接近赤道，气候炎热，海水表层温度较高，南海北部全年平均水温25～27℃，南海南部终年在28℃左右，兴建海洋温差电站具有很大的潜力。
1985年，广州能源研究所开始对温差利用中的“雾滴提升循环”方法进行研究，已取得了阶段成果；同时还对开式循环过程进行了实验室研究，制造了2座容量分别为10瓦和60瓦的试验台。国家计划至2020年前，在西沙群岛和南海各建1座百千瓦和万千瓦级的海水温差能发电站；我国台湾省计划在其东部沿海建造1座5兆瓦级，并与水产养殖和娱乐为一体的海水温差发电站。由于海水温差发电热力循环效率低，建造大型电站投资多，所以，目前应用主要局限于那些能源昂贵的地区，或者在需用电力的同时，还能结合发展淡水生产和海洋生物养殖的地区。
著名温差能电站
1.瑙鲁共和国100千瓦海水温差试验电站
瑙鲁岛附近海水常年具有20℃以上的温差，而且海岸具有40°～45°的陡坡，对建设岸边陆基海水温差电站极为有利。该电站由日本东京电力公司负责设计施工，于1981年4月开工，10月建成开始发电，该电站为闭式循环，采用氟利昂-22作为循环工质，温水用量为1450吨，发电机额定功率为100千瓦。采用壳管式钛热交换器；聚乙烯冷水管内径为0.75米，取水深度为580米，600米深处海水温度为7℃；温水管采用内径为0.7米的钢管，提取海表层水。该海水温差发电装置发出的电力除本身耗用外，净输出功率为31.5千瓦。
2.日本德之岛50千瓦海水温差试验电站
德之岛是九州西南群岛之一。电站由必州电力公司于1982年建成，是陆基电站，闭式循环，用氨作循环工质，采用板式钛蒸发器，凝汽器为壳管式。聚乙烯冷水管径为0.5米，长2400米，抽取370米深处的冷海水，提水量5000立方米/小时。用柴油发电机的排热将抽取的海表温水加温到40℃，以提高温差、加大发电量。发电机额定功率50千瓦，除站内自用外，净输出18千瓦。
§§§第三节温差能的广泛应用
全球的温差能分布
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%（0.035×101 ～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：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。
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。