海水温差能利用的理论依据主要有朗肯循环和温差能发电。朗肯循环是指工质吸热膨胀后转为汽态，随后在汽轮机中绝热膨胀做功，排出的汽在冷凝器中凝结成液态，再去吸热。这个循环主要由工质的汽化和冷凝组成，而工质在循环过程中会反复经历这两个过程。温差能发电则是利用了温海水和冷海水之间的温度差，通过热力学原理将这种温度差转化为工作介质（如氨、氟利昂等）的热能，驱动涡轮发电机发电。这种发电方式的理论基础是热力学第二定律，即热量总是从高温物体传导到低温物体。