現在東急大井町線で運用され、サステナ車両として西武鉄道への譲渡も見込まれる東急電鉄9020系。元は「2000系」という系列番号で、転用時や正規編成に組み換えた際に改番された経緯があります。
改番に至った理由として、「M2車（デハ2250,2350,2450形）の付番が2020系第31〜33編成目（2151F,2152F,2153F）が登場した際に車両番号が重複するため、それを回避した」とされることがあり、実際に9020系への改番時、中間車の形式番号は全車50番台を併用しない5000系列以降の付番方式に改められてはいました。
しかし、後に行われた3000系8両化時の改番は、系列番号となる千位の数字に干渉せずに百位以下の付番方式を変える改番であったことから、付番方式整理そのものは元の系列番号を維持したまま実施することができた（つまり2000系を維持することは可能だった）と考えられるように思います。
以上から、2020系との車両番号重複回避の必要性自体はあくまで改番そのもののきっかけに過ぎず、「系列番号も改番したこと」には何か別の理由があったように思えてなりません。
コメント
3000系と3020系の関係性と同じように、同一用途の車両を単一系列にまとめたかったという発想もあったのではないかと推測します。ただ、東急の車両付番基準は4桁縛りという制約も手伝ってか伝統的に割と場当たり的なので、何か別の理由が…というほどの大きな動機があったわけではないと思います
兄弟系列ではありますが登場当初は9000系と投入線区も異なり、地下鉄乗り入れ対応など仕様の相違点が多かったため別系列としていたものが、大井町線で9000系とともに５連での運用となったので、同系列としてまとめてしまった、ということでしょう。また、たった３編成のために千の位を１つ占有するのは勿体ないので、今後の新形式のための空き番号を確保する意味合いもあったのではないでしょうか。
個人的には、更新後に2000系として暫定的に大井町線で運用されていた点が引っ掛かっています。機器更新が改番の理由としたら、2003Fという例外がいますし、組み換えこそされているものの、他の編成も2003Fと同様に2000系として出場させればよいわけでして。
2003Fは転用時に前面帯を張り替えていますから、わざわざ短期間で形式名を変更したということは、出場直後に方針が変わったか、転用改造中に方針が決まっていなかったということです。
場当たり的なところもあったと思いますが、結局のところ上の方が仰っているように、9000系の派生としてまとめた方が会社側として都合がよかったということなのではないでしょうか。