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封闭式循环系统.随着海水深度的变化，表层海水受到阳光照射，吸收能量而温度较高；而在海平面200公尺以下，阳光几乎无法到达，因此温度较低。海水深度越深，其温度也就越低。海水温差发电时，需抽取表层温度较高的海水，使热交换机内的低沸点液体〈例如氨〉沸腾为蒸气，然后推动发电机发电，再将其导入另一热交换机，使用深层海水将其冷却，如此完成一个循环。
开放式循环系统.将表层海水引入真空状态的蒸发槽中，因低压下水的沸点极低而沸腾为水蒸气，再引至凝结槽，以深层海水使之凝