本发明公开了一种面向数据稀缺场景的综合供能服务站油气回收系统故障检测方法。本发明针对综合供能服务站油气回收系统存在的无历史故障样本和多设备间样本不均衡等数据稀缺问题，首先运用聚类方法将所有设备中分布相似的正常数据聚为同一样本簇，使原本单一设备的少量建模样本得到扩充，有效克服了多设备间样本不均衡的问题；然后基于各样本簇建立无监督故障检测模型，结合自编码器和生成对抗思想，能够放大故障样本的重构误差，从而在无历史故障数据的情况下有效提高故障的检测精度与灵敏度。本发明能够在多设备间样本不均衡和无历史故障数据的场景下有效增强故障检测的精度和灵敏度，为供能站油气回收系统安全可靠运行和智能运维奠定基础。