Cet article propose une formulation par optimisation bi-niveau pour effectuer la conception d'un micro-réseau alimentant un complexe industriel autonome sur le point de vue énergétique. L'approche proposée consiste en un jeu de type Stackelberg où le concepteur, au niveau supérieur, pose la configuration du micro-réseau et où, au niveau inférieur, un système de gestion de l'énergie tente de minimiser les coûts d'exploitation des installations en fonction de la conception proposée. Le modèle est transformé en un problème de programmation mathématique sous contrainte d'équilibre. Le résultat final est une conception optimale de l'infrastructure du micro-réseau. Celle-ci forme le meilleur compromis entre les coûts d'investissement et les coûts d'exploitation du micro-réseau tout au long de sa vie utile. On y présente une étude de cas approfondie où l'on examine l'applicabilité de l'approche pour la mise à niveau de l'infrastructure énergétique d'une mine autonome située dans le nord du Québec. On démontre également comment l'approche proposée ici permet d'améliorer le rendement économique de la conception en comparaison à la conception déterminée par un outil informatique commercial voué à la conception optimale des micro-réseaux.