海洋温差能是一种清洁、可再生能源。利用海洋温差能可以发电、海水淡化、冷水空调以及海水养殖等。开发海洋温差能不仅可以缓解我国能源压力，调整能源结构，也有利于我国的环境保护。目前我国在该领域研究较少，本文对海水温差能的综合利用系统进行了研究。本文在比较了开式、闭式和混合式三种循环形式的基础上，确定了混合式海洋温差能利用系统（包括温差发电系统和海水淡化系统）。本文首先对该系统的各个组成部件进行了设计或选型，对实验系统进行了安装，其次建立了实验系统的物理模型并进行了理论分析。根据已建立的物理模型，选择了相关的计算关联式，建立了数学模型，通过编程计算，对以下问题进行了理论分析：（1）温海水温度的变化对温差发电系统的影响；（2）冷海水温度的变化对发电系统的影响；（3）海水流量变化对发电系统的影响；（4）蒸发温度、冷凝温度及工质流量的变化对发电系统的影响；（5）对上述各影响因素进行了综合分析；（6）对海水淡化系统进行了分析，通过上述分析，得出了系统输出功、净输出功、系统效率、系统净功效率随温、冷海水入口温度、流量的变化关系；以及随蒸发温度、冷凝温度、工质流量的变化关系。在海水淡化系统中，得出了闪蒸温差、海水流量的变化与闪蒸比率的变化关系，以及淡水产率和海水流量及闪蒸温差的变化关系。该研究对下一步的实验研究提供了理论指导，并为我国海洋温差能的开发利用做了技术准备。