Служба Debian неправильно запускает файл при запуске

Это происходит из-за того, что команда в подоболочке, т.е.

echo {} | sed 's/\.py/_2\.py/g'

выполняется перед эхом, поэтому после этой команды команда будет:

xargs -I{} echo {}

, который просто выведет все имена файлов _.

Вы можете использовать команду поиска:

find directory_name -name '*.py' \
-exec rename 's/.py/_2.py/' {} +

Он переименует все файлы одной командой.

Чтобы найти файлы только в текущем каталоге, а не в подкаталогах, используйте параметр maxdepth 1, т.е.:

find directory_name -maxdepth 1 -name '*.py' \
-exec rename 's/.py/_2.py/' {} +